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De récentes observations de Ganymède réalisées à l’aide du télescope spatial Hubble ont révélé pour la première fois des traces de vapeur d’eau dans l’atmosphère du principal satellite naturel de Jupiter.

Une atmosphère ténue

Avec son diamètre de 5 200 kilomètres, Ganymède est la plus grande des lunes de notre Système solaire. Si ce monde glacial composé de quantités égales de roche et d’eau se distingue par la présence d’un vaste océan souterrain (qui contiendrait davantage d’eau que l’ensemble des océans terrestres), il s’agit également du plus grand corps du Système solaire ne possédant pas d’atmosphère substantielle.

Lorsque la sonde spatiale Voyager 1 avait survolé le satellite de Jupiter en 1979, elle n’avait détecté aucune trace d’atmosphère, et il avait fallu attendre plusieurs décennies avant que Hubble n’en détecte une particulièrement ténue, composée principalement de molécules d’oxygène (O2).

On pense que ces molécules sont créées lorsque des particules chargées et le rayonnement solaire frappent la surface glacée de Ganymède. Ce qui a pour effet de diviser les molécules d’eau en divers groupes de molécules et d’atomes, dont l’hydrogène atomique (H) et l’oxygène moléculaire. L’hydrogène, plus léger, est rapidement perdu, tandis que la gravité de la lune retient les molécules d’oxygène, plus lourdes.

Survol 3D de Ganymède et de Jupiter, créé à partir des images collectées par la sonde spatiale Juno

Les astronomes soupçonnent depuis longtemps la présence d’eau dans l’atmosphère de Ganymède, créée par le même processus (avec une glace de surface se transformant directement en vapeur d’eau (H2O)). Au fil des années, diverses modélisations avaient suggéré que la vapeur d’eau devait dominer l’atmosphère au point subsolaire de Ganymède (partie la plus chaude de l’atmosphère où le rayonnement solaire frappe directement) et l’oxygène moléculaire se révéler majoritaire ailleurs.

De nouvelles observations confirmant les modélisations antérieures

Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Nature Astronomy, une équipe d’astronomes dirigée par Lorenz Roth, de l’Institut royal de technologie KTH en Suède, ont utilisé le spectrographe Cosmic Origins de Hubble afin d’étudier la composition chimique de l’atmosphère de Ganymède, et ainsi confirmer, ou infirmer, cette hypothèse. Leurs résultats se sont révélés conformes à la modélisation, avec des signatures spectrales indiquant que l’H2O était plus abondant autour du point subsolaire, et l’O2 prédominant dans les autres zones.

Selon l’équipe, la découverte d’eau dans l’atmosphère de Ganymède influencera le déroulement des futures missions spatiales, notamment JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) de l’Agence spatiale européenne, qui devrait atteindre la géante gazeuse en 2031 et effectuer plusieurs survols des lunes avant de se mettre en orbite autour de Ganymède en 2034 pour au moins 280 jours.

« Plusieurs instruments scientifiques sont capables de mesurer l’environnement de gaz neutre de Ganymède et notamment l’abondance de H2O par télédétection des émissions UV, optiques, infrarouges et submillimétriques, ainsi que par détection in situ avec le détecteur de particules neutres », explique Roth. « Nos résultats placent des contraintes observationnelles sur la contribution de la sublimation à l’atmosphère, et fournissent aux équipes de JUICE des informations précieuses qui pourront être utilisées pour affiner leurs plans d’observation. »

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