Europe, photographiée par la sonde Juno en 2022. Photo: Data: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, Image processing by Björn Jónsson CC BY-NC-SA 2.0
La vie est-elle possible ailleurs dans le Système solaire ? La sonde Europa Clipper scrutera Europe, une lune de Jupiter, pour savoir si elle est une candidate hospitalière.
C’est la plus grande sonde jamais construite par la NASA pour explorer les environs d’une autre planète. Fruit d’un ambitieux projet de 5 milliards de dollars américains, Europa Clipper a décollé de la Floride le 14 octobre à bord d’une fusée Falcon Heavy de SpaceX.
Si tout se déroule comme prévu, la sonde atteindra l’orbite de Jupiter en 2030. Mais ses instruments n’en auront que pour l’une de ses 92 lunes : Europe. La raison ? Plusieurs scientifiques soupçonnent cette lune de pouvoir abriter de la vie.
« Je pense que, si jamais on découvre de la vie ailleurs dans le Système solaire, ce sera sur Europe, lance Robert Lamontagne, astrophysicien qui enseigne l’astrobiologie à l’Université de Montréal. Sur Mars, on trouvera peut-être des traces de vie ancienne. Sur Europe, on pourrait trouver de la vie contemporaine. »
Les attentes sont donc grandes. Europa Clipper vérifiera si Europe possède tous les « ingrédients » essentiels à la vie telle que nous la connaissons : de l’eau, une source d’énergie et tous les éléments nécessaires (carbone, hydrogène, azote, oxygène, phosphore et soufre). Et elle estimera si ces ingrédients peuvent s’y combiner de façon propice.
Si Europa Clipper ne vise pas à nous envoyer d’emblée une photo de bactérie, c’est parce qu’il « faut comprendre le contexte et l’environnement d’une planète ou d’une lune avant de poser la question : y a-t-il de la vie à cet endroit ? », explique Curt Niebur, scientifique responsable du programme Europa Clipper à la NASA. Il rappelle les leçons tirées dans les années 1970 du programme Viking, le premier à faire atterrir des sondes sur Mars. Celles-ci avaient effectué diverses expériences pour détecter des traces de micro-organismes. Les résultats concluaient… à la présence et à l’absence de vie en même temps ! Les analyses contradictoires résultaient en fait de la mauvaise connaissance du sol martien.
Mais, dès ce voyage, Europe pourrait bien nous surprendre. Après tout, chaque fois qu’une technologie a permis de poser un regard neuf sur ce satellite de Jupiter, la Terre est apparue moins unique ! Ce fut le cas dès la découverte de cette lune en 1610. Galilée se sert cette année-là d’une toute récente invention, la lunette astronomique. Au fil des nuits, il remarque que des objets tournent autour de Jupiter comme la Lune autour de la Terre. Ces premières observations d’Io, Callisto, Ganymède et Europe, aujourd’hui nommés les « lunes galiléennes », discréditent la thèse selon laquelle la Terre serait au centre de l’Univers.
Europa Clipper survolant Europe (vue d’artiste). Photo: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute
L’océan caché
Les surprises ne s’arrêtent pas là. La brillance particulière d’Europe constatée à l’aide de télescopes dès les années 1960 semble indiquer la présence de glace d’eau dans cet environnement à -150 °C. En 1979, les sondes Voyager dévoilent un paysage strié de crêtes et de fissures, mais sans cratères. L’apparente jeunesse de cette surface semble indiquer une activité géologique.
Mais les esprits s’enflamment surtout à partir des survols effectués par la sonde Galileo entre 1995 et 2003. Son magnétomètre détecte autour d’Europe une perturbation du champ magnétique de Jupiter, comme l’induirait un liquide conducteur d’électricité. On en déduit qu’un vaste océan d’eau salée se cacherait sous l’épaisse croûte de glace d’Europe. Et même si cette dernière est légèrement plus petite que notre Lune, le volume de son océan serait le double de celui de l’ensemble des océans de la Terre !
« C’était complètement inattendu ! Et cela soulevait un tas de questions, raconte Curt Niebur. Pourquoi cet océan existe-t-il ? Et pourrait-il être une source de vie ? C’est ce qui nous mène à Europa Clipper. Il faut observer Europe et son océan de manière rapprochée pour comprendre quelles sont ses caractéristiques. »
Un pari téméraire ! « Europe est vraiment dans un mauvais voisinage », précise Curt Niebur. Elle se trouve dans une « ceinture de radiation » entourant Jupiter, une sorte de courant dans lequel des particules chargées à haute énergie sont piégées et accélérées par le puissant champ magnétique de Jupiter.
« On a passé plus de 10 ans à envisager une mission directement en orbite autour d’Europe. À cause de la radiation, le vaisseau n’aurait pu survivre qu’un mois. » La NASA a donc plutôt décidé de placer le satellite sur une orbite très éloignée autour de la géante gazeuse. Il survolera ainsi Europe une cinquantaine de fois, parfois à seulement 25 kilomètres de la surface. Chaque fois, la sonde recueillera en quelques heures un maximum de données avant de s’éloigner rapidement de la zone d’intense radiation qui pourrait anéantir ses circuits électroniques.
L’appareil sera ainsi ménagé. Reste à le faire fonctionner, ce qui constitue un défi à cette distance : la luminosité provenant du Soleil y est 25 fois plus faible que sur Terre. Le satellite déploiera des panneaux solaires de la longueur d’un terrain de basketball pour générer 900 watts ! Soit une puissance équivalant à celle d’un four à micro-ondes pour utiliser simultanément ses neuf instruments de pointe – dont des caméras, un radar pénétrant la glace et un spectromètre pour analyser les gaz.
Entre les craques
Les données s’annoncent riches. « Ce sera super à regarder », affirme avec enthousiasme Leah Sacks. La doctorante en géologie à l’Université Western de London, en Ontario, étudie les fissures d’Encelade et de Téthys, deux lunes glacées d’une autre géante, Saturne.
Les fissures d’Europe l’intriguent. « Il y a des structures qui s’apparentent à celles qui sont liées à la tectonique des plaques [sur Terre] », souligne-t-elle. Des images récentes de la sonde Juno, en orbite autour de Jupiter depuis 2016, ont d’ailleurs renforcé la thèse selon laquelle la croûte de glace flotte et se déplace.
Percer le secret de ces fractures offrirait une clé pour déterminer si des éléments chimiques de la surface d’Europe peuvent migrer jusque dans l’océan et y déclencher des réactions chimiques propices à la vie. L’oxygène, en particulier. Juno a confirmé que les radiations brisent les molécules d’eau à la surface d’Europe et produisent ainsi de l’oxygène, selon un article publié en 2024 dans Nature Astronomy. Toutefois, cet oxygène se fraie-t-il un chemin jusque sous la croûte de glace, épaisse de 3 à 50 kilomètres selon les estimations ?
Europe possède aussi de curieuses régions appelées « terrains chaotiques », où se dessine une grande concentration de monticules, de fosses, de crevasses et de dépôts rougeâtres associés à du sel. Les mécanismes qui les engendrent sont encore sujets à débat, mais tout laisse croire qu’ils transportent du matériel de la surface vers l’océan et vice-versa. Et si l’on se fie à des images de Juno dévoilées en 2024, un de ces terrains se serait formé récemment.
C’est d’ailleurs à la surface d’un terrain chaotique que le télescope spatial James-Webb a détecté par spectroscopie les plus grandes concentrations de dioxyde de carbone. Un constat publié dans Science en 2023, qui laisse penser qu’il y a une source de carbone dans l’océan « européen » ! Or le carbone constitue l’élément à la base des molécules organiques, les « briques » de toute vie sur Terre.
Pas étonnant que la NASA soit déterminée à connaître la chimie de cet océan ! Les instruments d’Europa Clipper chercheront à la déduire par des mesures indirectes, mais Curt Niebur espère des analyses d’échantillon. « S’il y a des geysers en éruption, notre travail sera beaucoup plus facile, dit-il. On n’aura qu’à voler au travers et prendre des mesures. »
Pourquoi l’océan d’Europe est-il liquide ?
Sur Terre, l’énergie nécessaire à la vie provient surtout du Soleil. Europe est trop éloignée de notre étoile pour profiter de sa lumière – d’autant que son océan est enfoui sous la glace. Mais la lune dispose d’une autre source d’énergie : l’effet de marée. « Europe est dans une sorte de jeu de tir à la corde », explique Leah Sacks. La force gravitationnelle exercée par Jupiter, mais aussi par les autres lunes galiléennes qui s’alignent régulièrement avec elle, tire et étire Europe. Ce phénomène provoquerait des frictions et de la chaleur dans le manteau rocheux, qui ensuite réchaufferait l’océan et le maintiendrait liquide. C’est pourquoi des scientifiques émettent l’hypothèse que des sources hydrothermales – des fluides très chauds qui s’échappent du manteau – se trouveraient au fond de l’océan d’Europe. Or, toute interaction entre le manteau rocheux et l’océan constitue une bonne nouvelle. Sur notre planète, dans les abysses obscurs, les cheminées hydrothermales grouillent de vie. Nagissa Mahmoudi croit d’ailleurs que les missions comme Europa Clipper feront avancer les débats au sujet de l’origine de la vie sur Terre. Deux théories principales se font concurrence à ce sujet : l’une situe son émergence à la surface d’une étendue d’eau très chaude appelée « soupe primitive » et l’autre, dans des sources hydrothermales au fond des océans. L’exploration spatiale nous aidera-t-elle à aller au fond de notre histoire ?
La traversée du geyser
Autour de Saturne, la sonde Cassini, active de 2004 à 2017, a ainsi foncé dans des panaches de vapeur froide d’eau et de grains de glace jaillissant d’Encelade, alors que les astronomes ignoraient leur existence avant la mission. Par chance, la sonde avait été équipée d’un analyseur de poussière. Celui-ci a détecté du sel, des composés organiques et du phosphate, ce qui a propulsé Encelade aux côtés d’Europe dans la liste des mondes les plus prometteurs où trouver de la vie.
Europa Clipper sera aussi dotée d’un analyseur de poussière. Les chances qu’elle croise un geyser d’Europe demeurent néanmoins incertaines. Des panaches d’eau, vaporisée en raison de la très faible pression atmosphérique, semblent apparaître sur des images prises par le télescope spatial Hubble et dans les données de Galileo. Toutefois, malgré des efforts pour en repérer avec le télescope James-Webb et la sonde Juno, les astronomes sont restés bredouilles.
Mais si Europa Clipper traversait un geyser, elle pourrait faire de grandes découvertes. Lorsqu’il étudiait à l’Université libre de Berlin, Fabian Klenner a reproduit un environnement analogue à ces panaches en laboratoire. Un mince jet d’eau contenant une bactérie a été pulvérisé sous vide. Et l’analyseur de poussière d’Europa Clipper a détecté des fragments de microbe dans les minuscules grains de glace : soit des acides aminés et des acides gras issus de la détérioration de la membrane bactérienne, selon l’étude publiée en 2024 dans Science Advances. « Si Europa Clipper détectait une signature similaire, ce serait une indication forte de vie », juge Fabian Klenner, aujourd’hui postdoctorant au Département des sciences de la Terre et de l’espace de l’Université de Washington, à Seattle.
Signe de vie ?
Mais attention… La présence de molécules organiques n’est pas toujours synonyme de vie. On trouve de telles molécules sur des astéroïdes et dans des nuages de poussière interstellaires, rappelle Nagissa Mahmoudi, professeure associée au Département des sciences de la Terre et des planètes de l’Université McGill. « Une seule molécule ne sera jamais un signe indéniable de vie », estime-t-elle. La géomicrobiologiste cultive des bactéries vivant au fond des océans terrestres pour fournir des échantillons au Jet Propulsion Laboratory de la NASA. Cette collaboration vise à identifier des sous-produits microbiens qui serviraient d’indices de vie sur les mondes océaniques du Système solaire.
« L’un des problèmes est que nous ne savons pas à quoi ressemblera la biochimie de la vie dans un océan encapsulé dans une croûte de glace. Cela pourrait être très différent de ce à quoi nous sommes habitués », dit-elle. À ses yeux, Europa Clipper servira de référence pour les futures missions.
« Répondons d’abord à la question de l’habitabilité d’Europe et retournons-y ensuite pour savoir s’il y a de la vie, dit Curt Niebur. Si, dans le Système solaire, nous avons deux endroits habitables – la Terre et Europe –, les implications sont déjà immenses. Cela laisse penser que de tels environnements sont communs dans notre galaxie ! »
À deux, c’est mieux !
À plus de 600 millions de kilomètres de la Terre, Europa Clipper ne sera pas seule. L’agence spatiale européenne (ESA) a lancé le 14 avril 2023 la sonde Juice, pour Jupiter Icy Moons Explorer. Au bout d’un voyage un peu plus long (car plus complexe), la sonde entrera dans l’orbite de Jupiter en 2031 pour visiter Callisto, Ganymède et… Europe ! « On va être au même endroit, au même moment ! » s’exclame Olivier Witasse, responsable scientifique de la mission Juice. En 2032, « il y aura des survols d’Europe par Juice et par Europa Clipper, à seulement 4 heures d’écart. » Dotées d’instruments similaires, les sondes pourront analyser simultanément un même phénomène depuis deux endroits différents. Ce sera le cas pour les aurores boréales sur Jupiter. « Elles sont générées par des particules qui viennent des lunes, indique Olivier Witasse. On pourrait donc prendre des mesures in situ près d’une lune pendant que l’autre satellite observera les aurores. »
Autre coup de chance : les deux sondes termineront sûrement leur course au même endroit. Pour éviter que leur vaisseau ne s’échoue sur Europe et la contamine, tant la NASA que l’ESA ont prévu cibler Ganymède, dont l’océan semble enfoui plus profondément sous la croûte de glace et donc mieux protégé. « Un satellite va s’écraser sur Ganymède pendant que l’autre pourra voir les éjectas de glaces, le cratère d’impact… On sait qu’on peut en tirer de la science intéressante, comme ç’a été démontré par des missions sur la Lune ou sur des astéroïdes, souligne Olivier Witasse. Si on arrive à bien à planifier cette phase, ce sera vraiment la cerise sur le gâteau ».
Mise à jour de l’article le 15 octobre 2024 pour inclure la date de lancement de la sonde, le 14 octobre 2024.
