Une vie possible au-delà des frontières terrestres

1ère S.2
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FERRERO Emilia
Une vie possible au-delà des frontières terrestres ?
Voir plus loin
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Les Exoplanètes
Autour de nous
o La planète rouge
o Système jovien
 Jupiter
 Les quatre principaux satellites Joviens
 Io
 Ganymède
 Callisto
 Le cas du satellite Europe
Autour de nous
Cependant, au sein même de notre système solaire des possibles traces de vie pourraient être
présentes :
Les quatre principaux satellites joviens
Les gros satellites de Jupiter nous intriguent :
Le cas de Europe
Nous avons décidé de traiter plus principalement le cas d’Europe, en effet, c’est cette lune qui a
le plus grand potentiel en termes d’exobiologie parmi les lunes galiléennes.
Quelques caractéristiques :
Europe est le deuxième satellite galiléen et possède un diamètre de
3.130 km (soit 90% de celui de la Lune). Sa période de révolution est
de 3,55 jours terrestres, elle orbite à une distance d’environ 9 rayons
joviens (671.000 km) de sa planète. Il s’agit du corps le plus lisse du
système solaire. La température moyenne y est de -160°C à l’équateur
et de -220°C aux pôles. Son atmosphère est très mince et
essentiellement composée d’oxygène, par conséquent la pression
atmosphérique y est très faible (0,001 bar). Elle est également reliée à
Jupiter par le biais d’un champ magnétique de faible intensité.
La densité y est de 3g/cm3, en effet Europe est composée d’un
noyau métallique et d’un manteau rocheux, la surface étant composée
essentiellement de glace d’eau d’une épaisseur variant de plusieurs
dizaines de km d’épaisseur (70 à 100 km) à très fine (3 ou 4 km) selon
les endroits, l’H2O n’est donc pas le constituant principal du corps
céleste.
Découvertes passées :
Durant les 50 dernières années, le satellite Europe a été observé à l’aide de différentes sondes,
ayant permis de nous en apprendre un peu plus sur sa nature, de façon plus précise.
Les sondes Pioneer 10 et 11 en 1973 ont permis d’obtenir les premières images des lunes
galiléennes, dont Europe.
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Les sondes Voyager 1 et 2 en 1979 ont, quant à elles, permis la modélisation de la structure interne
de chacun des quatre satellites.
Enfin, la sonde Galileo, en orbite de 1995 à 2003, a mis en évidence la présence de craquèlements
sur la surface glacée d’Europe.
Des conditions favorables à la vie ?
L’énergie sur Europe est présente sous diverses formes. Tout d’abord, les effets de la résonance
orbitale de Laplace y sont non négligeables. Les effets de marées induits par les autres satellites s’y
manifestent par des déformations à la surface, faisant varier l’altitude de son sol d’une amplitude de
30 m (ce qui n’est pas aussi important que sur Io, mais qui suffit à renouveler régulièrement la surface
du satellite à l’échelle géologique), ce qui produit un phénomène d’échauffement interne. De plus, la
radioactivité jovienne rend la surface instable, des éléments radioactifs encore actifs aujourd’hui sont
présents dans le noyau du satellite, ce qui permet de fournir de l’énergie supplémentaire aux effets de
marée cités ci-dessus.
Ces mouvements incessants animant la
surface d’Europe expliqueraient la présence
des crevasses constatée par Galileo et
suggéreraient la présence d’une substance
fluide sous la couche de glace. En effet, les
modèles obtenus à partir des observations de
la sonde Voyager prédiraient la présence d’un
océan d’eau liquide salée (d’où la présence de
sels minéraux), dont le volume avoisinerait le
double de celui des océans terrestres et dont
l’épaisseur environnerait les 100 km. Cet
océan, qui se serait développé depuis des
millions d’années, serait maintenu à l’état
liquide par les flux d’énergie évoqués plus haut. Europe possède son propre champ magnétique,
conséquence probable d’un phénomène de dynamo engendré par la couche d’eau salée.
Lors de la formation de la structure interne d’Europe il y a 4 ,5 milliards d’années, de la matière
organique aurait été comprise dans les constituants basiques du corps céleste. On suppose que cet
hypothétique océan d’eau liquide serait en contact avec le manteau rocheux du satellite, permettant
ainsi des échanges chimiques, et donc l’apport au sein de l’océan des composés nécessaires au
développement de la vie telle que nous la connaissons, notamment des chondrites carbonées. On
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soupçonnerait même la présence de la plupart des composés indispensables au développement de la
vie telle que nous la connaissons, soit du CHONPS (Carbone, Hydrogène, Oxygène, Phosphore,
Soufre). En outre, on envisage la présence d’un volcanisme silicaté au fond de l’océan, soit des
cheminées hydrothermales, ou « fumeurs noirs », analogues à celles que nous connaissons sur Terre
dans les profondeurs abyssales, et où les organismes extrêmophiles prolifèrent. Le taux d’oxygène
dans l’océan et en sous-sol, serait à priori élevé, comme sur la Terre des origines, ce serait dû à une
réaction chimique entre la glace et les particules émises par le champ magnétique jovien. Le
développement d’une « chimie complexe » dans cet environnement indépendant de toute énergie
solaire serait donc possible.
Des échanges gazeux sont également supposés
entre l’eau liquide, la glace, et l’atmosphère du
satellite via de larges crevasses dans la surface
glacée : l’océan serait donc exposé aux UVs et à la
chaleur solaire. Les scientifiques se demandent
aussi si un possible phénomène de photosynthèse
engendré par d’éventuels organismes serait
envisageable.
On note également la présence de cratères
importants sur la croûte d’Europe (deux à trois
dizaines, ce qui est moins que sur la Terre, où on en
dénombre des centaines), on citera par exemple le
cratère de « Pwyll » de 26 km de diamètre, parsemé
de faibles reliefs chaotiques. Ce faible nombre
d’impacts prouve en effet que la croûte d’Europe est
encore de nos jours régulièrement renouvelée.
L’impact ayant conduit à la formation du cratère
« Mannanm’an » a par exemple engendré de fortes
pressions souterraines qui combinées à l’action de la
résonance orbitale de Laplace ont menées à la
formation de fractures de plusieurs centaines de
kilomètres de long dans la croûte, ces fractures se
sont progressivement agrandies et au cours du
temps, l’espace ainsi créé fut comblé par des
matériaux (glace, roche) en provenance du sous-sol
par un phénomène de « fusion-solidification ». C’est ce phénomène qui permet le renouvellement
régulier de la croûte d’Europe. Des remontées localisées de matériaux plus chauds (eau, glace, roche)
ont également été constatées par de petits bombements ovalisées visibles à la surface d’Europe,
ressemblant à des bulles créées par ce même phénomène (Cf. Annexe). De grandes rainures brunes
montrent également la présence de sel minéraux (sulfate de magnésium, carbonate de sodium) et
parfois d’acide sulfurique. D’après les images de Galileo, ces matériaux remonteraient par les fractures
de la croûte, il s’agit d’une sorte de phénomène de cryovolcanisme. Certaines images sous différentes
longueurs d’ondes ont permis d’observer que la croûte plus ancienne d’Europe a été teintée par des
particules minérales provenant des profondeurs du satellite et expulsées par des jets de vapeurs d’eau
associés notamment à un impact de météorite.
La couleur de la surface d’Europe étant non uniforme,
certains scientifiques suggèrent la présence de phytoplancton
(micro-organismes de nature végétale habitant les océans
terrestres), cependant il existe aussi des procédés de
transformation minérale produisant de la couleur, la probabilité
qu’il s’agisse effectivement de dépôts organiques est
relativement faible.
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Une vie dans les profondeurs d’Europe est donc envisageable. Cependant, si l’énergie disponible y
est encore trop réduite pour permettre le développement d’une vie animale, elle permettrait sans doute
le développement d’une forme de vie bactérienne de faible biomasse.
Projets à venir :
Pour vérifier tout cela, il faudrait pouvoir explorer Europe in-situ, avec par exemple un engin
permettant de forer la glace sur plusieurs kilomètres afin d’atteindre cet hypothétique océan interne et
d’y libérer par la suite un sous-marin automatisé pour l’explorer et y rechercher de potentielles traces
de vie autour de potentielles sources hydrothermales. Cependant, nous ne possédons pas à ce jour de
telles techniques utilisables hors de notre planète, aussi, ce serait sûrement l’étude des résidus présents
sur les taches engendrées par les remontées de matériaux venus des profondeurs qui nous
permettraient de chercher des traces d’une éventuelle forme de vie au sein de l’océan.
De plus, nous pourrions contaminer ce milieu
extraterrestre par des bactéries terrestres et ce malgré
la stérilisation obligatoire du matériel envoyé dans
l’espace. On appelle ces mesures de conservation des
milieux extraterrestres protection planétaire. Pour ces
mêmes raisons, à titre d’exemple, nous pouvons citer
le lac sous-glaciaire de « Vostok » en Antarctique,
dont après dix ans de forage pour 3 km de glace, on
hésite désormais à continuer l’exploration. En effet,
ce milieu souterrain a été isolé de l’atmosphère
terrestre depuis plusieurs dizaines de millions
d’années, nous risquerions de le contaminer en un
relativement cours instant.
Un projet tenu aux limites de la science-fiction,
soit le projet « cryoprobe », consisterait à envoyer une
sonde contenant un générateur radioactif qui se
poserait sur la glace, et grâce à la chaleur du
générateur, s’y enfoncerait doucement. Cependant, le champ magnétique jovien émet des radiations si
importantes qu’elles en perturberaient le fonctionnement de la sonde.
La NASA (National Aeronautics and Space Administration) et l’ESA (European Space Agency)
prévoyaient pour 2020 le lancement de l’EJSM (Europa Jupiter System Mission) ou mission
« Laplace ». Cette mission ne prévoyait pas d’atteindre l’océan interne du satellite. Dans le cadre de
cette mission, la NASA concevait un orbiteur (soit un engin mis en orbite autour du satellite et équipé
d’instruments d’observation permettant d’étudier assez finement l’évolution et les caractéristiques du
corps céleste concerné) pour l’étude d’Europe et Io (JEO ou Jupiter Europa Orbiter), tandis que l’ESA
concevait celui destiné à l’étude de Ganymède et Callisto (JGO ou Jupiter Ganymede Orbiter). Etaient
aussi envisagées des contributions russes pour l’étude de la surface d’Europe et japonaises pour
l’étude de la magnétosphère jovienne. Les orbiteurs devaient atteindre le système jovien en 2026 et
transmettre leurs mesures et observations durant 3 ans.
Cependant, ce projet a malheureusement été abandonné
en 2011 faute de budget suffisant de la part de la NASA.
L’ESA a néanmoins fait savoir courant 2012 qu’un autre
projet est prévu en remplacement de la mission Laplace,
notamment par le remplacement du JEO (normalement
conçu par la NASA) en modifiant l’orbiteur JGO de
départ afin de former l’orbiteur unique JUICE (Jupiter
Icy Moon Explorer). Le lancement de cet orbiteur est
prévu pour 2022, et devrait s’achever par une étude plus
approfondie de Ganymède en 2033. Les principaux
objectifs de la mission sont de savoir si Ganymède et
Europe offrent un environnement habitable, et de
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confirmer en particulier pour cette dernière la présence d’un océan interne, d’étudier la composition
chimique des satellites, ainsi que la structure interne de Ganymède (afin de déterminer l’origine de son
champ magnétique), le volcanisme d'Io, et les cratères de Callisto, lesquels datent des bombardements
ayant eu cours lors de la formation du système solaire L’étude restera néanmoins moins approfondie
qu’initialement prévue par l’EJSM pour raisons budgétaires.
Cependant, cette mission engendre également un certain nombre de problèmes techniques parmi
lesquels la gestion de la gravité jovienne complexe rendant difficile le maintien en orbite d’une sonde
sur un satellite naturel et la distance très longue au départ de la Terre qui nécessite une haute
consommation de carburant ce qui rendra ladite sonde plus lourde et plus chère. L’ESA tente de
trouver des solutions à ces problèmes notamment en utilisant la gravité émanant des corps célestes
environnants comme moyen de propulsion, cette méthode permettrait ainsi une économie de carburant,
mais engendrerait en contrepartie un voyage Terre – système jovien plus long. Le recours aux
panneaux solaires est également envisagé.
Un autre projet intéressant serait également celui de Bill Stone,
spéléologue et explorateur américain, qui conçoit en partenariat
avec la NASA des engins capables de se déplacer en autonomie
dans des étendues d’eau souterraines. Il s’agit du projet
ENDURANCE (Environmentally Non-Disturbing Under-ice
Robotic Antarctic Explorer) prévu à la base pour l’exploration de
lacs situés sous l’Antarctique, biotope analogue à celui d’Europe,
des tests ont déjà été effectués en 2008 et 2009, nous pouvons
donc espérer que des versions postérieures seront pensées afin de
mener l’exploration des profondeurs du second satellite galiléen.
Conclusion :
En termes d’exobiologie, le satellite
Europe offre donc d’importantes possibilités
bien que son exploration s’annonce difficile
au vu de nos compétences actuelles en ce
domaine. D’autre part, l’Homme ne pourra
jamais y mettre les pieds, les radiations issues
du champ magnétique jovien émettant une
dose de radioactivité mortelle pour notre
organisme. Nous ne verrons donc jamais en
personne ce qui se cache sous la surface glacée du satellite.
Grâce à ce milieu prometteur, et relativement accessible, on peut néanmoins espérer, dans le futur,
en apprendre davantage sur les formes que pourraient prendre une potentielle vie extraterrestre.
Un autre satellite intéressant en termes d’exobiologie serait Encelade, petit satellite de Saturne,
remarqué pour son activité cryovolcanique étonnamment puissante pour sa petite taille, on y
soupçonnerait la présence de poches d’eau engendrées par un phénomène de marées…
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