LE géologuesgéologues, géophysiciens et géochimistes transformés en planétologues et cosmochimistes après la Seconde Guerre mondiale et grâce à l’essor de la conquête spatiale. Ils se sont rendu compte que les connaissances et les méthodes d’exploration des géosciences pouvaient être transposées aux planètes du système solaire. Ce faisant, ils ont obtenu des informations permettant de mieux comprendre notre planète bleue et ont ouvert la voie à de nouvelles merveilles avec des phénomènes planétaires.
Tous les passionnés de volcanologie aimeraient sans doute pouvoir un jour fouler le sol d’Io, la mythique lune volcanique de Jupiter où l’on sait qu’il existe actuellement des lacs de laverlaver et des éruptions encore plus spectaculaires que ce que l’on connaît sur Terre en Islande ou à Hawaï. Il est bien sûr possible d’acquérir des connaissances scientifiques en étudiant les IoIonotamment sur l’histoire des lunes de JupiterJupiter et comment les forces de marée peuvent chauffer une planète au point de produire Io et l’océan mondial qui se trouverait sous la banquise d’Europe, l’une des principales lunes glacées de Jupiter.
Brian Cox nous parle d’Io et du lac de lave de la caldeira du volcan Loki dont le diamètre dépasse les 200 kilomètres. Pour obtenir une traduction française assez précise, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © BBC Terre
Si nous pouvons étudier les restes du volcanismevolcanisme De Mars sur place avec le Rovers martiensRovers martiens, nous n’en sommes pas encore là avec Io. Cependant, même sans mission en orbite autour de Jupiter pour étudier spécifiquement Io, comme l’envisageait la NASA avec la mission Observateur du volcan Io, il est possible d’avoir des informations sur Io à l’aide d’instruments sur Terre. Nous voyons un nouvel exemple avec un article publié dans Science par la planétologue Katherine de Kleer et ses collègues.
Cosmochimie, mécanique quantique et passé d’Io
A cette occasion, les chercheurs ont profité du temps d’observation avec leAtacama Grand réseau millimétrique/submillimétrique (Alma), le réseau de radiotélescopesradiotélescopes de la’ESOESO opérant dans le désertdésert de l’Atacama au Chili. Il est possible grâce à lui non seulement de détecter les signatures spectrales des transitions de rotation quantique de moléculesmolécules DONC2SO, NaCl et KCl dans leatmosphèreatmosphère de Io, mais aussi de déduire les abondances de ces molécules pour isotopesisotopes différent de soufresoufre et chlorechlore.
En appliquant ensuite des modèles cosmochimiques à l’histoire d’Io, prédisant l’abondance de ces isotopes, les planétologues sont arrivés à la conclusion que Io a été volcaniquement active tout au long des quelque 4,5 milliards d’années d’histoire du système. solaire. Ceci est d’autant plus intéressant qu’on pense que cette activité volcanique n’est pas seulement le produit des forces de marée de Jupiter mais aussi de forces gravitationnellesforces gravitationnelles de l’Europe et Ganymède.
” La géochimie et la cosmochimie sont l’étude des éléments chimiques pour comprendre l’histoire de la Terre et des planètes… » Entretiens avec Manuel Moreira, professeur à l’université Paris Diderot, et des membres de son équipe à l’IPGP. © Chaîne IPGP
Nous n’avions pas d’estimations de l’âge d’Io auparavant car sa surface est très jeune, donc faiblement cratérisée, du fait de son volcanisme qui est le plus actif du Système solaire. On sait cependant que la Lune est très ancienne puisqu’elle est fortement cratérisée avec des cratères d’autant plus anciens qu’ils sont grands.
Dans le cas de Io, le éruptions volcaniqueséruptions volcaniques conduire à un recyclagerecyclage partielle de la matièrematière injecté dans l’atmosphère qui retombe ensuite à sa surface. Mais tant que les molécules sont dans l’atmosphère, celles contenant les isotopes les plus lourds auront tendance à rester sur la Lune, tandis que les plus légères partiront plus facilement vers l’espace. Les données d’Alma indiquent que les molécules de chlore et de soufre détectées sont fortement enrichies en isotopes lourds par rapport aux valeurs moyennes du système solaire, précisément en raison de la perte d’isotopes plus légers de la haute atmosphère. Cela ne pourrait s’expliquer que si Io était volcaniquement actif depuis le début de l’histoire du système solaire et donc peu après la naissance de Jupiter.
Saviez-vous ?
Rappelons que c’est très peu de temps avant l’arrivée d’une des sondes Voyager à proximité des lunes de Jupiter que les planétologues Stan Peale, Patrick Cassen et RT Reynolds avaient publié en 1979 dans Science un article dans lequel ils affirmaient qu’en raison des forces de marée résultant de l’influence de Jupiter, Ganymède et Europe, beaucoup de chaleur devait être produite à l’intérieur d’Io.
Cette chaleur provenant de la dissipation de l’énergie impliquée dans les déformations de la lune de Jupiter, elle allait générer un volcanisme important. En effet, quelques jours après cette publication, en mars 1979, Linda Morabito, alors ingénieure en navigation au sein de l’équipe de la mission Voyager 1, remarqua un détail curieux sur les photographies prises par la sonde. Tenace, elle décide d’y regarder de plus près, si bien que grâce à ses travaux, il apparaît plus tard comme la manifestation d’un panache volcanique de soufre de 300 kilomètres de haut.
Rappelons également que l’on a déjà repéré plus de 150 volcans actifs sur Io et, d’après ce décompte, on peut estimer qu’il y en a au moins 400. Ainsi, Rosaly Lopes, célèbre planétologue et volcanologue de la NASA à qui l’on doit plusieurs ouvrages sur les volcans, dont une préface d’Arthur Clarke lui-même, a découvert 71 volcans actifs, de 1996 à 2001 lors de la mission Galileo.
Techniquement, Io, Europe et Ganymède sont dans une configuration orbitale connue sous le nom de résonance de Laplace du nom de l’astronome et mathématicien français qui l’a découverte. Cela signifie que pour chaque orbite de Ganymède (la plus éloignée des trois de Jupiter), Europe accomplit exactement deux orbites et Io en accomplit exactement quatre. Dans cette configuration, les lunes s’attirent gravitationnellement de telle manière qu’elles sont forcées de suivre des orbites elliptiques plutôt que rondes. De telles orbites permettent à la gravité de Jupiter de réchauffer l’intérieur des lunes, provoquant la volcanisation d’Io et réchauffant également l’océan liquide sous la banquise d’Europe.
Un laboratoire pour comprendre le réchauffement des lunes et des exoplanètes par les marées
Le communiqué de presse de Caltech, qui accompagne la publication dans Science, explique donc que le duréedurée du volcanisme d’Io indique qu’il s’est retrouvé dans résonancerésonance orbitalorbital (voir bloc ci-dessus) avec l’Europe et GanymèdeGanymède très peu de temps après la formation de ces lunes, c’est précisément ce que prédisent les modèles des 20 dernières années qui montrent que ces lunes galiléennes devraient entrer dans cette résonance très peu de temps après leur formation.
Katherine de Kleer ajoute que « le système jovienjovien n’est qu’un exemple parmi tant d’autres de lunes, et même deexoplanètesexoplanètes, qui se produisent dans ce type de résonances. Le réchauffement des marées provoqué par de telles résonances est une Source de chaleurchaleur majeur pour les lunes et peut alimenter leur activité géologique. Io est l’exemple le plus extrême, nous l’utilisons donc comme laboratoire pour comprendre le réchauffement des marées en général. « .
