Mots clés : Europe, océan, analyse spectrale, satellite de glace, Jupiter, renouvellement de la surface, banquise, force de marée

L'océan d'Europe

Pierre Thomas

ENS, Lyon Laboratoire des Sciences de la Terre

Emmanuelle Cecchi

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

14/10/2003

Résumé

La géologie d'Europe, satellite de glace de Jupiter, un possible océan d'eau liquide en profondeur.


Animation montrant la rotation d'Europe

De la glace d'eau sur Europe...

L'analyse spectrale d'Europe montre les signatures caractéristiques de la glace d'H2O. La surface de ce satellite est donc glacée en H2O.

Les raies spectrales ne concernant que la surface du satellite, ce spectre ne permet pas de distinguer si Europe est entièrement glacée ou simplement recouverte de givre de glace.

Comment faire ?

La masse volumique d'Europe est de 3,05 g/cm3. Elle est trop forte pour que le satellite soit formé uniquement de glace pure (d=1), et trop faible pour que sa composition globale soit celle d'une chondrite pure (d=3,5).

Supposons que le satellite Europe soit fait d'un mélange chondrite + glace, et appelons "x" la proportion de glace qui forme Europe. On peut alors écrire:

100.3,05 = x. + (100-x).3,5

Ce qui donne x = 20% en volume. Cette proportion de glace sur Europe correspond à une couche d'H2O de 100 km à la surface du satellite.

La géologie de la surface d'Europe

La surface glacée montre peu de cratères, ce qui a étonné de nombreux astronomes. Cette surface est donc géologiquement très jeune et on est obligé d'admettre qu'un processus la renouvelle efficacement. Des manifestations de mouvements sont évidentes, avec en particulier des structures qui ressemblent à des rotations de "radeaux" sur un fluide.


Figure 4. Vue d'Europe, prise par Galileo en 1997

Vue d'Europe, prise par Galileo en 1997

Figure 5. Détail de la surface d'Europe, vu par Galileo

Détail de la surface d'Europe, vu par Galileo

Figure 6. Détail de la surface d'Europe, vu par Galileo

Détail de la surface d'Europe, vu par Galileo

Sur la figure 6, on observe des objets tectoniques ressemblant à des diapirs de glaces peu visqueuses (température voisine de 0°C).

La hauteur des "radeaux" est de 0,5 à 1 km par rapport à leur environnement. Si on les interprète comme des pack de banquise, sachant que la partie immergée d'un iceberg est équivalente à 10 fois la partie émergée, on peut estimer que l'épaisseur de ces radeaux est comprise entre 5 et 10 km.

D'où vient l'énergie qui permet ces mouvements ?

La production de chaleur sur Europe

Sur Io, la chaleur produite (et évacuée) a été mesurée. Elle correspond à 1014 W. C'est plus que sur Terre, pourtant 60 fois plus grosse. Cette chaleur est à l'origine entre autre un volcanisme exubérant.

Les interactions gravitationnelles entre Jupiter et ses 4 satellites entraînent des déformations d'orbites, sources de forces marémotrices considérables. Les déformations associées sont elles mêmes source de chaleur. Sur Europe, cette production de chaleur est moindre (Europe est le satellite le plus éloigné de Jupiter) mais permet d'expliquer la déformation des objets visibles en surface et probablement le volcanisme silicaté en profondeur.

Un modèle pour la structure interne d'Europe

On peut raisonnablement proposer que Europe est recouvert d'une couche d'H2O de 100 km, dont une dizaine de km en superficie est gelée (pack de banquise à -150°C), le reste étant visqueux (température proche de 0°C).

Le volcanisme silicaté et le gradient géothermique permettraient de comprendre le maintien de l'état liquide de l'océan d'Europe, malgré les -150°C à -200 °C de température de surface.

Figure 7. Modèle de structure interne pour Europe

Modèle de structure interne pour Europe

Rayon du satellite : 1.500 km dont 100 km de glace H2O en surface.


Eau et vie...

Cet océan existe-t-il vraiment ? La réponse viendra probablement d'une mission spatiale à venir...

La vie a-t-elle pu se développer dans cet océan ? La réponse sera beaucoup plus difficile à obtenir. Il faudra une mission spatiale beaucoup plus lourde.

En attendant, préparons nous à accueillir nos cousins du système solaire  : les Européens !

Mots clés : Europe, océan, analyse spectrale, satellite de glace, Jupiter, renouvellement de la surface, banquise, force de marée