La mission Juno de la NASA a réalisé les premières mesures directes de la température sous la surface de la lune Io de Jupiter, révélant un échauffement significatif dans les premiers mètres de la lune la plus volcanique du système solaire.
Ces résultats, issus des données collectées par le radiomètre micro-ondes (MWR) de Juno lors de deux survols rapprochés, ont été publiés le 22 juillet dans le Journal of Geophysical Research: Planets. Le Dr Scott Bolton du Southwest Research Institute, co-auteur de l’article et chercheur principal de Juno, a inventé et conçu le MWR pour étudier l’atmosphère de Jupiter sous la couche nuageuse. Cet instrument novateur s’est également avéré inestimable pour l’étude des lunes glacées et volcaniques de Jupiter.
Les nouvelles données du MWR montrent également que la majeure partie de la surface d’Io est remarquablement lisse à grande échelle et que sa densité est plus proche de celle de la cendre volcanique ou de la pierre ponce que de la roche solide. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives d’observation tant pour les mondes de feu que pour les mondes de glace au-delà de notre planète.
« Le radiomètre micro-ondes de Juno a directement observé la production de chaleur d’Io en regardant sous la surface, » dit Bolton. « La découverte que nous pouvions voir sous la surface d’une lune rocheuse a été une surprise avec des implications potentiellement importantes pour l’étude des volcans terrestres. »
Le volcanisme extrême d’Io est alimenté par l’échauffement de marée. Alors que la lune orbite autour de la géante gazeuse sur une orbite hautement elliptique, elle est constamment étirée et comprimée par l’immense gravité de Jupiter, ce qui génère une chaleur interne plusieurs fois supérieure à celle de la Terre. Jusqu’à présent, pratiquement tout ce que l’on savait de la chaleur d’Io provenait d’observations infrarouges, qui ne détectent que la température de surface.
La phase prolongée de la mission a offert l’opportunité d’observer trois des lunes galiléennes de la géante gazeuse : Ganymède, Europe et Io. Le radiomètre de Juno utilise six antennes micro-ondes agissant comme un seul instrument capable de détecter simultanément des micro-ondes sur une large gamme de longueurs d’onde. Cet instrument est collectivement appelé radiomètre Bolton.
« L’aspect novateur de l’instrument est que chaque longueur d’onde explore une profondeur différente pour caractériser les atmosphères profondes des planètes géantes ou les croûtes souterraines des corps glacés et rocheux, » explique Bolton. « Sur Ganymède et Europe, nous avons sondé des dizaines de kilomètres dans leurs coquilles de glace. Sur Io, le MWR a mesuré les émissions thermiques à des profondeurs allant de quelques centimètres à des dizaines de mètres. »
Le Dr Shannon Brown, chercheur principal au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud et auteur principal de l’article, a déclaré que partout où le MWR a cherché sur Io, ils ont constaté une augmentation de température de plus de 40 degrés Fahrenheit (>20 degrés Celsius) à seulement plusieurs mètres sous la surface. « Ce gradient est bien plus fort que ce que le seul réchauffement solaire peut expliquer, » affirme Brown.
Les scientifiques proposent deux explications possibles. Premièrement, la chaleur pourrait s’élever régulièrement à travers une croûte conductrice à un rythme de 1 à 3 watts par mètre carré — jusqu’à 30 fois la moyenne terrestre. Ou, plus probablement, le signal provient de coulées de lave en refroidissement, coiffées par plusieurs mètres de croûte solidifiée, couvrant environ 10% de la surface de la lune à un moment donné.
« Io offre une fenêtre unique pour apprendre comment l’échauffement de marée fonctionne à travers le cosmos, un processus fondamental qui fournit énergie et chaleur aux mondes éloignés de leur étoile mère, » dit Bolton. « Ce processus peut créer à la fois le corps le plus volcanique du système solaire, dans le cas d’Io, et les océans souterrains liquides dans les lunes glacées des planètes géantes, comme Europe et Encelade. »
Pour plus d’informations, visitez https://www.swri.org/markets/earth-space/space-research-technology/space-science/planetary-science.
