Une étonnante odyssée des alcalins à l'intérieur de la lune glacée Europe
Publié par Adrien le 30/10/2018 à 08:00
Source: CNRS-INSU
La présence de sodium (Na) et de potassium (K) sous forme d'atomes neutres, découverte il y a une quinzaine d'années dans l'exosphère d'Europe, pose la question de leur origine. Cette observation pourrait s'interpréter par une contamination attribuée soit au volcanisme voisin de Io, autre satellite (Satellite peut faire référence à :) de Jupiter, soit à un bombardement météoritique. Cependant, aucun de ces deux mécanismes ne fournit une explication satisfaisante du rapport Na/K observé. Une équipe pluridisciplinaire pilotée par des chercheurs français a montré qu'à contrario de ces origines exogènes, un mécanisme d'apport depuis l'intérieur d'Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...) permettrait de répondre à la question posée.


Voyage des alcalins du coeur réfractaire à l'exosphère (L'exosphère est la dernière couche d'atmosphère terrestre qui se situe au-dessus de la thermosphère. Cette couche se définit comme la région de l'atmosphère où les collisions entre particules sont rares,...) dans Europa.

Europe cache un océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau est en...) liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) sous une épaisse couche de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.). Il a déjà été suggéré que cet océan pourrait abriter des formes de vie (La vie est le nom donné :). Le fait que Na et K soient considérés comme des ingrédients clés en biochimie amène donc à se poser la question de savoir si leur présence dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) de Europe ne constituerait pas une signature de la composition de l'océan interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée variable selon le...). Le scénario global est résumé dans la Figure.

Les auteurs considèrent que les alcalins dans l'océan proviennent du lessivage (Le lessivage est le transport d'éléments (argiles, ions) composant un sol sous l'effet de l'écoulement des eaux d'infiltration.) du coeur rocheux juste après la formation du satellite et se sont retrouvés sous forme d'ions Na+ et K+ tels qu'ils étaient piégés initialement dans les matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) réfractaires. Une estimation de l'abondance de ces ions a pu être établie dans la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) liquide à partir des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) géochimiques existantes obtenues à partir de l'analyse de fluides géothermiques en Islande (L’Islande, (en islandais Ísland, littéralement « terre de glace »), est un État insulaire de l’océan Atlantique Nord, situé entre le...). Au cours du refroidissement de la lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne...) de Jupiter, une couche de glace se serait ensuite formée à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et...) de l'océan, son épaisseur augmentant avec le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). Durant ce processus, les corps étrangers comme Na+ et K+ auraient été naturellement encapsulés dans la matrice de glace. Le transfert vers la surface se serait effectué par convexion interne dans la couche de glace, mécanisme connu sous le nom de “diapirisme“. La simulation numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition...) à l'aide des méthodes quantiques de traitements périodiques de l'état solide montre que ces atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner...) acquièrent progressivement une forme neutre en arrivant à la surface du satellite avec un rapport Na/K qui serait analogue à celui mesuré dans l'exosphère. L'irradiation (En physique nucléaire, l'irradiation désigne l'action d'exposer (volontairement ou accidentellement) un organisme, une substance, d'un corps à un flux de...) de la surface d'Europe en raison du champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une...) intense de Jupiter expliquerait alors l'éjection de Na et K avec les autres constituants de son exosphère.

Ce travail théorique doit être mis en perspective des prochaines missions robotisées programmées pour l'étude du système de Jupiter et espérées à l'horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie, littérature, et bien...) 2030 de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale responsable du programme spatial des États-Unis...) (Europa Clipper) et de l'ESA (JUICE). La capacité de telles missions à mesurer de façon précise la composition de l'exosphère d'Europa permettrait de clarifier les questions rémanentes sur la composition de l'océan sous-glaciaire et la nature des échanges chimiques avec la surface.
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