Une nouvelle étude américaine a révélé que les quatre principales lunes de Jupiter possédaient une température aussi élevée grâce aux forces de marée causées par les champs gravitationnels des lunes qui s’entrechoquent. Un phénomène qui pourrait aider à expliquer l’évolution du système lunaire jovien.

Un mystère tenace

Depuis le survol de Jupiter par la sonde spatiale Pioneer 10 en 1973, la planète géante a fourni une liste croissante de surprises. L’une des plus déroutantes étant que les lunes galiléennes Io, Europe, Ganymède et Callisto, les quatre plus grandes des 80 lunes de Jupiter, dont la NASA a récemment capturé un cliché saisissant, ne sont pas les boules de roche et de glace gelées que l’on s’attendrait à trouver à 778 millions de km du Soleil. Au contraire, trois des lunes sont suffisamment chaudes pour renfermer des océans planétaires souterrains et l’intérieur de la quatrième est si chaud qu’il est criblé de volcans actifs.

L’explication la plus évidente de cette situation se résume à la force de marée créée par l’attraction de Jupiter qui, en s’étirant et en appuyant sur les lunes, les réchauffe suffisamment pour avoir des intérieurs liquides ne se refroidissant pas avec le temps (géologique), susceptibles d’abriter la vie. Cependant, comme le confirment ces nouveaux travaux, menés par Hamish Hay, du Jet Propulsion Laboratory de Pasadena, et publiés dans la revue Geophysical Research Letters, ces marées joviennes ne sont pas suffisamment fortes pour expliquer un tel réchauffement.

En effet, les lunes galiléennes sont trop petites pour produire le type de grandes marées nécessaires à un réchauffement aussi important, mais l’ajout de l’attraction gravitationnelle des autres lunes du système jovien contribue à maintenir les équilibres thermiques. Un phénomène connu sous le nom de résonance des marées.

Les quatre plus grandes lunes de Jupiter (Io, Europe, Ganymède et Callisto) par ordre de distance par rapport à Jupiter — © NASA / JPL / DLR

« La résonance crée beaucoup plus de chaleur »

« La résonance crée beaucoup plus de chaleur », explique Hay. « Pour faire simple, si vous poussez un objet ou un système et que vous le lâchez, il va osciller à sa propre fréquence naturelle. Si vous continuez à pousser le système à la bonne fréquence, ces oscillations deviennent de plus en plus fortes, tout comme lorsque vous poussez une balançoire. Si vous poussez la balançoire au bon moment, elle s’élève, mais si vous vous trompez dans le timing, son mouvement est amorti. »

« Ces résonances de marée étaient connues avant ces travaux, mais seulement pour les marées dues à Jupiter, qui ne peuvent créer cet effet de résonance que si l’océan est vraiment mince (moins de 300 mètres), ce qui est peu probable. Lorsque les forces des marées agissent sur un océan de façon globale, elles génèrent une vague de marée à la surface qui finit par se propager autour de l’équateur à une certaine fréquence, ou période. »

En utilisant des modèles informatiques, l’équipe a montré que Jupiter seule ne suffisait pas à produire la bonne fréquence de résonance à l’intérieur des lunes, mais lorsque les autres satellites naturels étaient insérés dans l’équation, les forces de marée commençaient à correspondre à la fréquence de résonance de chaque lune. Ce qui produisait davantage de chaleur et entrainait la fonte de la glace, ou la fusion de la roche si les océans souterrains se trouvaient dans la bonne fourchette d’épaisseur, scénario beaucoup plus proche des estimations actuelles.

Selon Hay, le modèle actuel suppose que les résonances des marées restent relativement modérées. Par conséquent, la prochaine étape sera de supprimer cette limite. En plus de fournir un mécanisme pour expliquer le réchauffement des lunes galiléennes, le modèle pourrait également permettre à calculer la profondeur réelle de leurs océans.

— SunPhotography / Shutterstock.com

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