La lune de Jupiter Europa, un vaste monde avec un vaste océan sous-glace, est considérée comme l’un des meilleurs candidats pour héberger la vie ailleurs dans le système solaire. La NASA a envisagé d’envoyer un atterrisseur à la surface de la Lune pour voir si sa glace contient des produits chimiques indiquant la présence de vie, bien que ce projet soit encore en phase d’évaluation.

Un document publié lundi explique ce dont cette mission aura besoin pour avoir une chance décente de trouver ces produits chimiques. Pour découvrir un matériau vierge, l’atterrisseur devra emporter une perceuse capable de descendre au moins un mètre sous la surface de la lune.

Remodelage de la surface

Les contraintes gravitationnelles exercées sur Europe par Jupiter et ses autres grandes lunes sont la source d’énergie qui maintient une partie de l’eau liquide de la lune. Mais la partie liquide d’Europe – que l’on pense être un océan à l’échelle de la lune – se trouve à des dizaines de kilomètres sous la glace à la surface de la lune. Donc, détecter des preuves de vie n’est pas une question de regarder depuis l’orbite.

Cela dit, les chercheurs espèrent que ces preuves pourraient éventuellement aboutir là où nous pourrions les étudier. Il y a des indications que la surface d’Europe est remodelée par un processus similaire à la tectonique des plaques, et nous avons même un indice que des geysers pourraient percer la glace d’Europe. Ces processus pourraient potentiellement amener des matériaux des profondeurs de la lune à sa surface, transportant soit des êtres vivants, soit des produits chimiques qui leur sont associés.

Un problème pour tout atterrisseur est ce qui se passe une fois que le matériel arrive là-bas. La zone proche de Jupiter est soumise à un rayonnement intense dû aux champs magnétiques de la planète géante. En plus de détruire instantanément tous les organismes qui survivent au manque d’atmosphère à la surface, le rayonnement transformerait chimiquement les produits chimiques au fil du temps. Nous trouverions un mélange difficile à interpréter de produits chimiques organiques au lieu de quelque chose que nous pourrions clairement associer à la vie.

La solution évidente serait de regarder sous la surface, car la glace protégerait les matériaux s’ils étaient suffisamment profonds. Mais ce n’est pas une protection garantie, étant donné que la surface d’Europe est également agitée par des impacts qui, en l’absence d’atmosphère, n’ont aucun problème à toucher directement la surface.

Pour avoir de bonnes chances de trouver des produits chimiques qui reflètent l’environnement aqueux de la lune, nous aurions besoin de creuser ou de forer en dessous à la fois de la profondeur du rayonnement de surface et de la profondeur susceptible d’avoir été soulevée par les impacts.

Quelle est la profondeur suffisante

Le nouvel article explore à quelle profondeur nous aurions besoin de forer. S’il fallait seulement descendre en dessous du point où le rayonnement atteindrait, il suffirait de forer quelques centimètres. Les quatre chercheurs, tous issus d’institutions basées aux États-Unis, se sont concentrés sur la question de savoir si les impacts perturberaient suffisamment la surface pour nous obliger à creuser plus profondément.

Le processus, appelé impact gardening, peut être modélisé. Pour ce faire, nous devons connaître certaines des propriétés de la surface impactée (la glace, dans ce cas), la fréquence des impacts et la taille de ces impacts. Compte tenu de ces informations, nous pourrions déterminer le taux d’impact cumulatif au fil du temps. Nous pourrions également nous projeter là où le système atteint un équilibre et où les cratères disparaissent de la surface en se remplissant de débris à la même fréquence qu’ils sont générés.

Le modèle est compliqué par le fait que les impacts plus importants crachent de petits débris qui créent également des impacts lorsque le matériau revient à la surface de la lune, mais cette ride peut également être prise en compte.

Enfin, nous devons estimer la fréquence des impacts et la taille des impacteurs. Deux étaient couramment utilisés dans la littérature : l’un basé sur un comptage de cratères utilisant les données de l’orbiteur Galileo, le second développé par des comptages d’éclairs d’impact. Les chercheurs ont choisi d’utiliser les deux, en construisant des modèles distincts pour chacun. Au final, ils ont produit des résultats assez similaires.

Sur Europa, le jardinage à impact a baratté la surface jusqu’à une profondeur moyenne d’environ 30 centimètres. Tout ce qui est plus près de la surface que cela a à un moment ou à un autre été exposé à suffisamment de rayonnement pour transformer chimiquement tous les matériaux qu’il contient.

Vieux monde

Mais Europe existe depuis plus de 4 milliards d’années, et il y a de nombreuses indications que certaines parties de sa surface sont plus récentes, et d’autres sont plus anciennes. Selon toute vraisemblance, peu de la surface d’Europe a été en place pendant toute cette période. Plus concrètement, si nous supposons que nous pouvons poser une sonde dans l’une des zones les plus récentes, les chances de trouver un matériau vierge changent. Pour un endroit qui se trouve à la surface depuis 10 millions d’années, les chercheurs estiment qu’aller à plus d’un mètre de profondeur garantit que le matériau que nous trouvons n’aura pas été exposé aux radiations.

Pour augmenter les chances de réussite d’une mission, nous devrons nous concentrer sur des domaines relativement jeunes. Les chercheurs notent également que le bombardement de radiations ne frappe pas Europe de manière uniforme, nous pourrions donc également cibler des zones à faible exposition aux radiations. Mais même avec ces avantages, nous devrons apporter une technologie qui nous permettra de forer plus profondément que nous ne l’avons fait sur n’importe quel autre corps que la Terre.

Astronomie de la nature, 2021. DOI : 10.1038/s41550-021-01393-1 (À propos des DOI).