Dans les océans cachés du système solaire, la recherche des conditions propices à la vie sous des kilomètres de glace

Article en partenariat avec Science & Vie

Parmi les découvertes de la mission Galileo à la fin des années 90, celle d’un champ magnétique sur Europe, satellite glacé de Jupiter, ouvre un nouveau champ des possibles. Les calculs mènent tous à la même conclusion : la présence d’un vaste océan d’eau liquide et salée, donc conductrice, absorbant une partie du champ magnétique de Jupiter. Posée en 1998 et confirmée deux ans plus tard, l’hypothèse suggère un réservoir contenant près de deux fois le volume d’eau terrestre et pouvant plonger sur une centaine de kilomètres. 

Enfoui sous 15 à 25 kilomètres de glace, aucun robot ni aucune sonde ne pourra peut-être jamais le parcourir. C’est depuis l’espace qu’il faut l’explorer. Partie en 2024, la mission Europa Clipper arrivera en 2030 pour confirmer et caractériser cet océan, sa salinité, sa profondeur et ses échanges avec la surface. La sonde, la plus grande jamais envoyée par la NASA, effectuera quarante-cinq survols avec neuf instruments dédiés.

Il lui faudra aussi expliquer les lignes et taches rougeâtres qui marquent sa surface comme un immense réseau veineux. Observées la première fois par Galileo, elles sont interprétées comme des dépôts de sel remontés des profondeurs. Car comme la Terre sous l’effet de la Lune, Europe a ses marées, induites par la gravité de Jupiter. Sous leur effet, la glace se disloque. Et laisse potentiellement l’océan atteindre la surface. Peut-être une explication au dioxyde de carbone détecté par le télescope James Webb dans une zone de glace fraîche, et dont l’origine serait endogène ?

L’exploration de Clipper continuera jusqu’au plancher océanique lui-même qui, comme nos abysses que l’humanité a longtemps imaginées plates et mornes, laisse présager des surprises de taille : le chauffage de marée pourrait produire assez d’énergie pour faire partiellement fondre le manteau rocheux. “Pour Europe et Encelade, précise Claire Vallat, scientifique d’opération sur la mission JUICE à l’Agence spatiale européenne, nous avons de bons indices que l’océan est en contact avec le manteau rocheux, ce qui rend possibles des réactions chimiques et des phénomènes hydrothermaux.” Des systèmes, comparables à ceux qui ont nourri la vie terrestre primitive, qui renforceraient le potentiel exobiologique d’Europe. Reste à en obtenir la preuve. 

Un an après l’arrivée de Clipper, la sonde européenne JUICE rejoindra à son tour Jupiter et se placera en orbite autour de Ganymède, plus grande des lunes du système solaire. Elle aussi recèlerait un océan enfoui sous une épaisse croûte glacée.

Dès Galileo, les mesures magnétiques avaient révélé un champ propre, produit par son noyau métallique, mais aussi une réponse inductive au champ de Jupiter. Là encore, une seule explication : de l’eau, beaucoup d’eau. En 2015, Hubble a confirmé cette hypothèse en observant les aurores ultraviolettes de Ganymède, amorties par une couche conductrice… un océan salé à portée de télescope. 

Mais contrairement à Europe, celui de Ganymède serait stratifié, une alternance d’eau liquide et de glaces. “L’océan est probablement pris en sandwich entre la couche de glace externe et une glace à très haute pression qui le sépare du manteau, commente Claire Vallat. Cela limite les interactions chimiques, sans les exclure totalement.” L’apport en nutriments en serait réduit et les conditions propices à la vie plus limitées, mais pas impossibles. En 2021, la sonde Juno a détecté en surface des sels et des traces organiques, peut-être vestiges de remontées anciennes. 

“JUICE ne se posera pas, rappelle Claire Vallat. Nous devrons donc détecter la signature de l’océan par des moyens indirects : mesurer le champ magnétique induit par un océan salé, la gravité, ou encore la déformation du sol grâce au laser altimétrique. Ces mesures combinées permettront d’estimer l’épaisseur de la glace et la salinité de l’océan.” L’enjeu : comprendre si ce monde, plus grand que Mercure, a pu conserver un réservoir habitable depuis des milliards d’années. 

Encelade, minuscule lune de Saturne, a révélé ses secrets grâce à Cassini. En 2005, la sonde observe au pôle sud des fractures d’où s’élèvent des panaches de glace et de vapeur sur plusieurs kilomètres. En les traversant, elle y détecte eau salée, sels minéraux, composés organiques et dihydrogène, preuve de réactions entre l’océan et la roche. En 2023, des phosphates sont identifiés dans les grains de glace, complétant la liste des ingrédients essentiels à la vie. Sous une vingtaine de kilomètres de glace s’étendrait un océan mondial nourri par des sources hydrothermales. Reste à savoir quelle part de l’océan communique avec les panaches. Seule une mission dédiée, comme le projet Enceladus Life Finder, pourrait y rechercher directement des biosignatures.

À quelques centaines de milliers de kilomètres, Titan a lui aussi révélé l’existence d’un océan interne. En 2005, la sonde Huygens de Cassini se pose sur une surface de montagnes et de plaines modelée par les précipitations de méthane. À -179°C, il agit comme l’eau sur Terre, creuse des rivières, s’évapore dans l’atmosphère, et retombe en pluie pour former des lacs. Mais sous son atmosphère dense et cette couche inhospitalière, Titan se déforme aussi au rythme des marées saturniennes : une oscillation de plus de dix mètres qui trahit un vaste océan d’eau et d’ammoniaque. Certains modèles le disent aussi salé que la mer Morte et stratifié en couches de densité différente. Les questions clés portent maintenant sur l’épaisseur de la glace qui le recouvre, son interaction avec la surface riche en matières organiques et les sources d’énergie qui le maintiennent liquide depuis des milliards d’années.

Ces mystères nourriront la mission d’un explorateur d’un genre nouveau, Dragonfly, un drone-hélicoptère qui doit s’y poser en 2034. Il y explorera les dunes et lacs du satellite, analysera sa chimie et tentera de comprendre comment un tel environnement peut interagir avec l’océan interne. Des découvertes qui, aux côtés de celles faites autour de Jupiter, permettront à l’humanité d’en connaître plus sur les mondes océan et leur potentielle habitabilité. Sans jamais avoir besoin de prendre la mer.