Après vingt ans de hauts et de bas, de développement et de réduction des effectifs, les scientifiques sont sur le point d'envoyer des missions pour explorer le monde océanique européen. Serait-ce notre meilleure chance de trouver la vie n'importe où dans le système solaire? Après tout, l'Europe est un tout petit monde en orbite autour de la planète géante Jupiter, encore plus petite que la Lune terrestre. De loin, l'Europe ressemble à une toile déchiquetée de rayures sombres, comme un dessin au crayon en désordre d'un enfant en bas âge. De longues fissures linéaires dans la glace se trouvent à proximité, s'étendant dans certains cas sur des milliers de kilomètres. Beaucoup sont remplis d'un contaminant inconnu que les scientifiques appellent «boue brune». Ailleurs, la surface est inégale et brisée, comme si d'énormes plaques de glace dérivaient, tournoyaient et se retournaient dans la neige fondante.
La puissante gravité de Jupiter aide à générer des forces de marée qui étirent et affaiblissent la lune plusieurs fois. Mais le stress qui a créé le paysage fragmenté de l'Europe s'explique le mieux par la coquille de glace flottant dans un océan d'eau liquide.
«Le fait qu'il y ait de l'eau liquide sous la surface d'Europa, comme nous l'avons appris des missions précédentes, en particulier des observations au magnétomètre recueillies par Galileo dans les années 1990, en fait l'une des cibles potentielles les plus intéressantes pour la recherche de la vie», déclare le professeur Andrew Coates. du laboratoire de recherche spatiale Mullard à Surrey, Royaume-Uni.
La profondeur salée d'Europe peut atteindre 80 à 170 kilomètres de profondeur dans le satellite, ce qui signifie qu'elle peut contenir deux fois plus d'eau liquide que tous les océans de la Terre.
Alors que l'eau est l'une des conditions préalables les plus importantes à la vie, les océans d'Europe peuvent en avoir d'autres, comme une source d'énergie chimique pour les microbes. De plus, l'océan peut interagir avec la surface par un certain nombre de moyens, y compris des gouttes de glace chaudes qui remontent la coque de glace de bas en haut. Par conséquent, l'étude de la surface peut fournir des indices sur ce qui se passe dans l'océan.
La NASA lance maintenant deux missions pour explorer ce monde fascinant. Les deux ont été discutés lors de la 48e Conférence sur la science lunaire et planétaire (LPSC) à Houston.
La première est une mission de survol appelée Europa Clipper, qui devrait avoir lieu en 2022. La seconde est une mission de débarquement qui suivra quelques années plus tard.
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Le Dr Robert Pappalardo du Jet Propulsion Laboratory de la NASA est un scientifique Clipper.
«Nous essayons de comprendre l'habitabilité potentielle de l'Europe, ses ingrédients pour la vie: l'eau et la disponibilité d'une éventuelle énergie chimique pour la vie», dit-il. «Nous faisons cela en essayant de comprendre l'océan et la coquille de glace, la composition et la géologie. Et tous ensemble, ils démontrent le niveau de l'activité actuelle de l'Europe ».
Le Clipper transporte une charge utile de neuf outils, y compris une caméra qui capturera la majeure partie de la surface; spectromètres pour comprendre sa composition; radar perméable à la glace pour cartographier la coque de glace en trois dimensions et trouver de l'eau sous la coque de glace; magnétomètre pour caractériser l'océan.
Cependant, puisque le vaisseau spatial Galileo a fourni des preuves de l'océan dans les années 90, nous savons que l'Europe n'est pas la seule de son genre.
«Au cours des dix dernières années, nous avons été surpris de constater qu'il est impossible de voyager vers le système solaire externe et de ne pas entrer en collision avec le monde océanique», déclare le scientifique de Clipper Kurt Niebuhr.
Sur la lune Encelade de Saturne, par exemple, la glace de l'océan souterrain éclate dans l'espace à travers des fissures au pôle sud.
Le satellite saturnien pourrait également voir une mission spéciale dans les années 2020, mais le Dr Niebuhr pense que l'Europe est une cible plus attrayante: «L'Europe est beaucoup plus grande qu'Encelade et a le plus: plus d'activité géologique, plus d'eau, plus d'espace pour cette eau, plus de chaleur. plus de matières premières et plus de stabilité dans l'environnement."
Il y a autre chose qui distingue cette lune: son environnement. La trajectoire orbitale d'Europa pénètre profondément dans le champ magnétique de Jupiter, qui capture et accélère les particules.
Le résultat est d'intenses ceintures de rayonnement qui rôtissent l'électronique des vaisseaux spatiaux, limitant la durée des missions à des mois, voire des semaines. Cependant, ce rayonnement provoque également des réactions à la surface d'Europe, créant des oxydants. Sur Terre, la biologie utilise des réactions chimiques entre oxydants et composés connus sous le nom d'agents réducteurs pour fournir l'énergie nécessaire à la vie.
Cependant, les oxydants créés à la surface ne sont bénéfiques pour les micro-organismes d'Europe que s'ils peuvent descendre dans l'océan. Heureusement, le processus de convection qui pousse les gouttelettes de glace chaudes vers le haut peut également éroder le matériau de surface. Une fois dans l'océan, les oxydants peuvent réagir avec les agents réducteurs produits par l'eau de mer, réagissant sur le fond dur de l'océan.
«Vous avez besoin des deux pôles de la batterie», explique Robert Pappalardo.
Pour des scientifiques comme le Dr Pappalardo, les missions à venir sont un rêve devenu réalité depuis deux décennies. Depuis que les premiers concepts de mission en Europe ont été élaborés à la fin des années 1990, les propositions ont été contrecarrées une à une.
Dans les années 2000, les États-Unis et l'Europe ont même mis en commun leurs ressources pour une mission qui enverrait un vaisseau spatial séparé en Europe et sur la lune de Jupiter, Ganymède. Mais le plan a été annulé en raison de coupes budgétaires et la partie européenne s'est répandue dans la mission Juice.
«Je ne pense pas qu’il y ait eu une mission en Europe au cours des 18 dernières années qui me soit passée des doigts et des yeux», déclare Niebuhr. «Cela a été un long voyage. La route du lancement a toujours été épineuse, et elle a également été pleine de déceptions. Nous l'avons surtout ressenti sur l'exemple de l'Europe ».
Explorer l'Europe est coûteux - mais pas plus que d'autres missions phares de la NASA telles que Cassini ou Curiosity.
Il existe des défis d'ingénierie complexes, tels que le travail dans les ceintures de rayonnement de Jupiter. Les instruments de l'engin spatial doivent être protégés avec des matériaux tels que le titane métallique, dit Pappalardo, mais "ils doivent pouvoir voir Europe".
Par conséquent, pour assurer la sécurité de Clipper, la NASA s'écartera quelque peu des règles. «C'était censé être comme ça: Galileo a survolé Europe, donc la prochaine mission devrait être en orbite. C'est ainsi que nous faisons des affaires », déclare Niebuhr. Mais au lieu d'entrer sur l'orbite d'Europa, Clipper réduira l'impact du rayonnement qui raccourcit la mission en entrant sur l'orbite de Jupiter et effectuera au moins 45 missions proches de la lune glacée en trois ans et demi.
"Nous nous sommes rendu compte que nous pouvions éviter ces problèmes techniques d'entrée sur l'orbite de l'Europe, rendre la mission plus réalisable et en même temps remplir toutes les tâches scientifiques."
L'intensité de la lumière du soleil près d'Europe est trente fois plus faible que sur Terre. Mais la NASA a décidé qu'elle pourrait alimenter les panneaux solaires de Clipper, afin qu'elle n'ait pas à utiliser des générateurs de radio-isotopes comme les autres missions. «Toutes ces années de recherche nous ont obligés à abandonner les vieux concepts et à nous concentrer sur ce qui est réellement réalisable, pas souhaité», déclare Kurt Niebuhr.
En 2011, suite à l'annulation de la mission américano-européenne, un rapport du Conseil national de la recherche confirmait l'importance d'étudier la lune glacée. Malgré cela, la NASA reste prudente quant au coût.
L'atterrisseur n'a pas reçu de financement dans la demande de budget 2018 du président pour la NASA. Mais le Dr Jim Green, directeur des sciences planétaires à l'agence, déclare que «cette mission est extrêmement passionnante car elle nous parlera de la science que nous pourrions faire à la surface d'un satellite».
«Nous devons passer par un long processus pour comprendre quelles mesures nous devons prendre. Ensuite, nous devons travailler avec l'administration et planifier le bon moment, convenir du budget pour aller de l'avant."
Au cours des vingt dernières années, des concepts d'atterrissage très innovants ont été proposés, reflétant la générosité scientifique pouvant être utilisée après l'atterrissage. Gearyne Jones du Mullard Space Research Laboratory a travaillé sur un concept appelé «pénétrateur».
"Ils ne sont pas allés dans l'espace auparavant, mais la technologie est très prometteuse", explique-t-il. Un projectile tiré d'un satellite atteint la surface "très fort, à une vitesse d'environ 300 mètres par seconde, 1000 km / h", projetant de la glace pour une analyse plus approfondie par des instruments embarqués qui devraient pouvoir résister à la chute.
En revanche, le futur atterrisseur de la NASA atterrira doucement en utilisant la technologie de «sky crane» qui a été utilisée pour déposer en toute sécurité le rover Curiosity sur Mars en 2012. Lors de l'atterrissage, il utilisera un système d'atterrissage autonome pour détecter et prévenir les dangers de surface en temps réel.
Clipper pourra assurer la reconnaissance du site d'atterrissage. «J'adore l'idée qu'il trouve une oasis appropriée où l'eau est proche de la surface. Peut-être qu'il fera chaud et qu'il y aura des matières organiques », dit Pappalardo.
Le navire sera équipé d'instruments sensibles et d'une scie tournante qui fourniront des échantillons frais sous la glace de surface traitée par rayonnement.
«L'atterrisseur devra obtenir l'échantillon de glace le plus frais et le plus intact. Pour ce faire, il devra creuser profondément ou faire une éruption à la surface - créer un geyser - qui rejettera beaucoup de matière fraîche à la surface », explique Kurt Niebuhr.
Ces dernières années, le télescope Hubble a fait des observations préliminaires d'éruptions de glace d'eau en éruption sous Europa, similaires à celles d'Encelade. Mais il ne sert à rien de visiter les lieux d'éruptions de dix ans - l'appareil doit visiter un endroit avec une éjection relativement fraîche.
Par conséquent, les scientifiques doivent comprendre ce qui motive ces geysers: par exemple, Clipper déterminera si les geysers sont associés à des points chauds à la surface.
Les étendues marines de la Terre grouillent de vie, il nous est donc difficile d'imaginer un océan stérile de 100 km de profondeur en Europe. Mais le seuil scientifique pour détecter la vie est très élevé. Pourrons-nous reconnaître la vie extraterrestre si nous la trouvons?
«Le but de la mission d'atterrissage n'est pas seulement de découvrir la vie (à notre satisfaction), mais de convaincre tout le monde que nous l'avons fait», explique Niebuhr. "Ce ne sera pas très bien pour nous d'investir dans cette mission si tout ce que nous créons est une controverse scientifique."
Ainsi, l'équipe a suggéré deux façons. Tout d'abord, toute détection de vie doit être basée sur plusieurs lignes de données indépendantes issues de mesures directes.
«Vous ne pouvez pas faire une seule mesure et dire: oui, il y a eureka, nous l'avons trouvé. Vous regardez le total », dit Niebuhr. Deuxièmement, les scientifiques ont développé un cadre pour interpréter ces résultats, dont certains peuvent être positifs et d'autres négatifs. «Un arbre de décision est créé qui passe par toutes les différentes variables. En suivant tous ces chemins différents, nous obtenons le résultat final, l'une des deux choses suivantes: soit nous avons trouvé la vie, soit nous ne l'avons pas fait », dit-il.
ILYA KHEL
