Juno a regardé sous la surface d'Europe : de nouvelles mesures ont restreint le débat sur l'épaisseur de la glace et les véritables « chemins » vers l'océan
La sonde Juno de la NASA, qui orbite autour de Jupiter depuis 2016, a apporté la contrainte la plus directe à ce jour sur l'épaisseur de la croûte de glace d'Europe – une lune qui figure depuis des années en tête de liste des cibles pour la recherche d'environnements habitables au-delà de la Terre. L'analyse des mesures recueillies lors d'un survol rapproché le 29 septembre 2022 montre que dans la région observée, la partie externe froide, rigide et thermoconductrice de la coque de glace fait en moyenne
environ 29 kilomètres d'épaisseur, avec une incertitude estimée à environ 10 kilomètres. C'est précisément cette estimation qui est la première à pouvoir distinguer de manière fiable, sur la base de mesures directes par micro-ondes, les scénarios de croûte « fine » et « épaisse », car les modèles et interprétations antérieurs allaient de quelques kilomètres à plusieurs dizaines de kilomètres.
Europe est légèrement plus petite que la Lune de la Terre, mais scientifiquement bien plus intrigante : sous la surface gelée se trouve probablement un océan salé global, et c'est précisément dans cette combinaison de glace, d'eau et d'énergie que les scientifiques recherchent les conditions préalables à d'éventuelles formes de vie. L'épaisseur de la glace n'est pas qu'une curiosité géophysique. Elle détermine le réalisme du transfert d'oxydants et d'autres composés chimiques de la surface vers l'océan, la profondeur à laquelle les signaux de l'intérieur peuvent être « lus » et le niveau d'exigence de l'interprétation des données que les missions spécialisées devraient bientôt apporter. Les nouvelles mesures de Juno ne sont donc pas seulement « un autre chiffre », mais une pièce clé du puzzle sur le fonctionnement d'Europe en tant que système.
Le radiomètre à micro-ondes, conçu pour Jupiter, s'est révélé être un outil pour la « radiographie » de la glace
Il est intéressant de noter que l'instrument qui a permis cette mesure a été conçu à l'origine pour un problème tout à fait différent : le
MWR (Microwave Radiometer) a été développé pour pénétrer sous les sommets des nuages de Jupiter et mesurer la structure thermique de l'atmosphère. Mais le même principe – la détection du rayonnement thermique sur plusieurs fréquences micro-ondes – peut également être utilisé pour la glace. Différentes fréquences « voient » à différentes profondeurs : les longueurs d'onde plus courtes captent principalement les couches peu profondes, tandis que les fréquences plus longues peuvent pénétrer plus profondément, à l'échelle kilométrique, selon la pureté de la glace, la température et la teneur en sel.
Lors du survol du 29 septembre 2022, Juno s'est approchée d'Europe à environ 360 kilomètres au-dessus de la surface. La sonde est stabilisée par rotation, de sorte que les instruments « scannent » une bande de terrain au cours d'une rotation, et à travers plusieurs rotations, une carte des émissions micro-ondes est créée. À partir de ces données, l'équipe a estimé quel devrait être le profil de température de la glace et quelle est son efficacité dans l'absorption et la diffusion des micro-ondes pour obtenir le signal observé. Dans un article publié en ligne le 17 décembre 2025 dans la revue
Nature Astronomy, les auteurs indiquent clairement que l'estimation obtenue se réfère à la partie froide, rigide et thermoconductrice de la coque de glace, c'est-à-dire à la couche dite conductrice qui transfère la chaleur principalement par conduction.
C'est précisément ce qui est important pour l'interprétation des résultats : Juno ne prétend pas que la coque de glace « globale » fait exactement 29 kilomètres, mais que les mesures micro-ondes s'accordent le mieux avec une telle épaisseur de la couche conductrice dans la zone que l'instrument a couverte lors du passage. Pour une carte globale et les variations par région, il faudra beaucoup plus de données, y compris des profils radar et des mesures gravitationnelles, ce qui est l'une des raisons pour lesquelles Europa Clipper est conçue comme une mission pluriannuelle avec un grand nombre de passages rapprochés.
La glace peut être aussi bien plus épaisse que plus fine : chaleur, couches et rôle du sel
Dans les interprétations publiques, il est facile de perdre de vue que la croûte de glace d'Europe est probablement stratifiée. Si sous la partie externe froide il existe également une
couche convective interne plus chaude – une partie où la glace se « mélange » lentement et transfère la chaleur par convection – alors l'épaisseur totale de la coque de glace pourrait être supérieure à celle que Juno a contrainte ici. Une telle couche convective est souvent associée à l'idée qu'Europe a une glace géologiquement plus active qu'il n'y paraît à première vue, car le flux dans la glace peut maintenir des contraintes et favoriser la formation de structures à la surface.
D'un autre côté, la composition chimique de la glace peut « abaisser » l'estimation. Si la glace contient des sels dissous, le signal micro-ondes change car le sel affecte les propriétés électriques et d'absorption de la glace. Les auteurs indiquent que dans un scénario de salinité modérée, comme le suggèrent certains modèles basés sur des analogies avec la glace de mer sur Terre, l'estimation de l'épaisseur de la couche conductrice pourrait être inférieure d'
environ 5 kilomètres. Cela ne renverse pas la conclusion – nous parlons toujours d'une croûte épaisse – mais cela montre pourquoi la combinaison de la physique, de la chimie et de la température est clé dans cette histoire, et non un seul chiffre unique.
Ce qui rend cette mesure particulièrement utile, c'est qu'elle restreint l'espace de spéculation dans la région que Juno a réellement observée. La fourchette « de 3 à plus de 30 kilomètres », qui était souvent citée comme cadre, se déplace avec ce résultat vers un scénario dans lequel la couche externe froide est plus proche de la limite supérieure des estimations antérieures. Cela change directement aussi la manière dont la géologie de surface est interprétée : de nombreuses structures – doubles crêtes, terrains chaotiques, bandes et réseaux de fissures – doivent être expliquées par des processus qui agissent dans une glace qui est, au moins localement, massive et thermiquement stable dans la partie externe.
Ce qu'une croûte plus épaisse signifie pour l'« habitabilité » : les oxydants de la surface ont un chemin plus long et plus difficile
Europe est intéressante sur le plan astrobiologique car l'océan salé sous la glace peut être en contact avec le noyau rocheux, ce qui ouvre la possibilité de réactions chimiques et de sources d'énergie comparables aux systèmes hydrothermaux sur Terre. Mais, outre l'eau et l'énergie, un « inventaire » chimique est également nécessaire : des oxydants, des nutriments et des éléments constitutifs qui pourraient alimenter le métabolisme. À la surface d'Europe, la glace exposée et le matériau de surface sont constamment bombardés par des particules provenant de la magnétosphère de Jupiter. Ce processus crée des composés oxydés, et une partie de la communauté scientifique débat depuis des années pour savoir si de tels composés peuvent, par des processus géologiques, être transportés vers l'océan et y participer à une chimie qui pourrait potentiellement soutenir la vie.
Si la couche conductrice fait environ 29 kilomètres d'épaisseur, alors le chemin de tels composés vers l'océan est, en moyenne, long et probablement interrompu par de nombreuses couches et phases de glace. Cela ne signifie pas que le transfert est impossible. Cela signifie que, s'il se produit, il dépendra probablement d'événements rares ou localisés : intrusions épisodiques de saumure vers le haut, fontes locales et recongélations, ou processus tectoniques qui créent occasionnellement des fissures plus profondes. C'est précisément pourquoi, dans les discussions récentes, on souligne de plus en plus la nécessité de cartographier non seulement l'épaisseur de la glace, mais aussi les endroits où la chaleur et la salinité pourraient modifier les propriétés mécaniques de la croûte.
Dans les revues officielles de la NASA sur Europe, il est également souligné qu'il existe des indications de possibles éjections d'eau (panaches) et que la chimie de surface peut, dans certaines conditions, être reliée à l'océan interne, bien que ces signaux ne soient pas universellement confirmés et restent un sujet de débat. La nouvelle estimation de l'épaisseur de la glace par Juno ne prouve pas les gaz ou les intrusions d'eau, mais elle donne un cadre géophysique : si nous cherchons des mécanismes de transfert, nous devons les chercher dans un monde où la barrière de glace dans la zone observée est épaisse et où les « solutions rapides » ne sont pas réalistes sans processus supplémentaires puissants.
« Diffuseurs » dans la glace : les fissures et les pores existent, mais ils sont petits et peu profonds
Une autre partie importante de l'étude concerne la structure immédiatement sous la surface. Les mesures micro-ondes indiquent la présence de ce que l'on appelle des
diffuseurs – des irrégularités qui diffusent les micro-ondes sur le chemin du retour vers l'instrument, de manière similaire à la façon dont la lumière se diffuse dans un cube de glace. Cela peut inclure de fines fissures, des pores, des bulles ou des cavités, c'est-à-dire des hétérogénéités dans la glace qui « gâchent » le signal idéalement lisse et créent une signature caractéristique dans les données radiométriques.
La modélisation dans l'article suggère que ces irrégularités sont petites, de l'ordre du centimètre, et qu'elles s'étendent jusqu'à des profondeurs de
centaines de mètres sous la surface. Une telle image a une conséquence claire : bien qu'Europe ressemble à un réseau de fissures, de crêtes et de plaques brisées à la surface, la microstructure observée dans le sous-sol proche n'est probablement pas assez « perméable » pour être en soi le canal principal par lequel l'oxygène et les nutriments voyageraient jusqu'à l'océan. En d'autres termes, l'existence de fissures n'est pas contestée – ce qui est contesté, c'est leur capacité à agir comme un système de transport continu à travers des dizaines de kilomètres de glace.
Cela ne clôt cependant pas la question de la communication entre la surface et la profondeur. Les structures de surface qui ont été enregistrées au fil des décennies, de la mission Galileo aux observations télescopiques modernes, continuent d'indiquer une glace géologiquement active. Juno a également publié en 2024 des images haute résolution d'Europe qui indiquent des détails tels que de larges dépressions et des zones de glace perturbée, ainsi que de possibles traces d'activité à la surface. De tels indices visuels et signaux micro-ondes suggèrent ensemble un scénario dans lequel Europe est dynamique, mais dans lequel le transfert de matière et d'énergie se déroule de manière sélective, locale et probablement par épisodes, et non comme une « circulation » constante entre la surface et l'océan.
Europa Clipper et JUICE entrent dans l'histoire avec un point de départ plus clair
Dans les années à venir, Europe passe de la phase des larges hypothèses à la phase de la cartographie systématique.
Europa Clipper de la NASA a été lancée le 14 octobre 2024, et la chronologie officielle de la NASA note que la sonde a déjà effectué une manœuvre gravitationnelle près de Mars le 1er mars 2025 et qu'un survol de la Terre suivra en décembre 2026. Selon le même plan, Europa Clipper arrive dans le système de Jupiter en 2030 et effectue ensuite près de 50 survols d'Europe afin de mesurer l'épaisseur de la glace, les propriétés de l'océan, la composition de la surface et l'interaction de la lune avec l'environnement magnétique de Jupiter. L'avantage clé d'une telle approche est la répétition : Europe ne sera pas observée « une fois en passant », mais à travers une série de géométries, d'altitudes et d'emplacements, ce qui permet des comparaisons et la construction de modèles globaux.
Parallèlement,
JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) de l'ESA, lancée le 14 avril 2023, devrait selon l'aperçu de la mission de l'ESA arriver dans le système de Jupiter en
juillet 2031. En chemin, elle a déjà effectué une manœuvre gravitationnelle double complexe près de la Lune et de la Terre en août 2024, et l'ESA a également annoncé que le survol de Vénus le 31 août 2025 a été un succès, après qu'un problème de communication qui avait temporairement interrompu le contact avec la sonde a été résolu plus tôt au cours de l'été de la même année. JUICE est principalement orientée vers Ganymède et Callisto, mais dans le contexte plus large du système de Jupiter, elle donnera un cadre comparatif important : comment se comportent les croûtes de glace des différentes lunes et quels signaux les océans sous elles laissent.
Pour les deux missions, les résultats de Juno donnent un contexte et une « calibration » des attentes. Si dans la zone observée une épaisseur de la couche conductrice d'environ 29 kilomètres convient le mieux, alors les profils radar, la magnétométrie et les mesures de gravité obtiendront un cadre plus réaliste pour l'interprétation : où chercher des écarts, quelle doit être leur force pour impliquer une glace plus fine ou des zones plus chaudes, et quelle signature une saumure plus salée dans le sous-sol peut laisser. Et tout aussi important : les résultats sur les diffuseurs suggèrent qu'il faudra distinguer les hétérogénéités peu profondes et fines des structures potentiellement plus profondes qui pourraient être pertinentes pour le transfert de matière vers l'océan.
Europe comme laboratoire d'océans sous la glace : les questions sont de plus en plus concrètes, et les réponses plus mesurables
Europe n'est pas le seul monde avec un océan sous la glace, mais elle est parmi les plus attrayants car elle se trouve relativement « près » et parce que son environnement radiatif extrême à la surface crée une chimie qui peut être pertinente pour une vie potentielle. Au cours des vingt dernières années, Europe est devenue le symbole des mondes-océans : des lieux où l'eau liquide se cache sous une croûte de glace, et où l'énergie peut être créée par l'interaction des marées, le frottement dans la glace et des réactions chimiques en profondeur. Dans une telle image de l'univers, la question la plus importante n'est pas seulement de savoir où il y a de l'eau, mais où l'eau, l'énergie et la chimie se rencontrent de manière suffisamment stable.
Mais avec la nouvelle mesure micro-ondes, cette symbolique prend de plus en plus des contours durs. Au lieu de la question « Europe a-t-elle un océan », l'attention se déplace vers une série de tâches précises : quelle est l'épaisseur de la couche conductrice et comment varie-t-elle par région ; existe-t-il une couche convective et combien contribue-t-elle à l'épaisseur totale ; à quel point la glace est-elle salée et comment cela change-t-il la physique et la chimie ; quelles sont les hétérogénéités sous la surface ; et existe-t-il des mécanismes convaincants qui amènent la chimie de surface jusqu'à l'océan. Les réponses à ces questions ne sont pas un spectacle pour les gros titres en elles-mêmes, mais elles sont clés pour qu'un jour, sur la base de données, on puisse parler de véritable habitabilité, et non d'une impression.
Juno est, paradoxalement, parvenue à cette avancée avec un instrument qui n'était pas destiné à Europe. C'est précisément pour cela que les résultats sont importants : ils montrent combien on peut gagner par une utilisation intelligente des outils existants et combien Europe est complexe même lorsqu'on l'observe « en passant ». Lorsque Europa Clipper et JUICE commenceront au début de la prochaine décennie à envoyer des séries de profils détaillés et de cartes, les nouvelles découvertes de Juno seront l'un des points de référence. Et alors, peut-être pour la première fois, on pourra répondre avec une plus grande certitude à la question qu'Europe pose depuis des décennies : non seulement cache-t-elle un océan, mais à quel point cet océan est-il connecté à la surface, et existe-t-il dans les profondeurs un environnement stable qui pourrait être propice à la vie.
Sources :- Nature Astronomy – article scientifique sur l'épaisseur et la structure de la croûte de glace d'Europe basé sur le MWR de Juno (PDF : lien)- NASA Science – chronologie officielle de la mission Europa Clipper, incluant le lancement le 14 octobre 2024 et l'arrivée prévue en 2030 (Mission Timeline : lien)- NASA JPL – aperçu de la mission Europa Clipper et début de la tournée du système de Jupiter en 2030 (Press kit/mission : lien)- ESA – JUICE : aperçu de la mission, lancement le 14 avril 2023 et arrivée prévue en juillet 2031 (Overview : lien)- ESA – rapport sur la manœuvre gravitationnelle réussie près de Vénus le 31 août 2025 et l'anomalie de communication antérieure (Operations update : lien)- NASA – Europe : faits officiels et contexte scientifique sur l'océan, la chimie de surface et les possibles éjections d'eau (Europa Facts : lien)- NASA/JPL – données sur le survol rapproché de Juno près d'Europe le 29 septembre 2022 et distance à l'approche la plus proche (JPL news : lien)- NASA – Juno : aperçu officiel de la mission et note sur la prolongation de la mission jusqu'en septembre 2025 (Mission overview : lien)- NASA – Juno et Europe : images haute résolution et interprétations des caractéristiques de surface publiées le 15 mai 2024 (NASA news : lien)- PDS Atmospheres – tableau des perijoves (survols) de Juno jusqu'en 2025 (PDF : lien)
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