Intéressons-nous aux satellites des planètes de notre Système solaire : le système jovien comprend 4 grosses lunes (que l’on appelle galiléennes car découvertes par Galilée). Elles sont toutes différentes et nous allons les étudier. Cela va être le but de la mission dont nous allons parler ce soir.
 Mais avant, quelques rappels sur Jupiter et son monde.
 Si Io, la plus proche de Jupiter est un monde de feu et de volcans (effets de marée), celle qui nous semble la plus intéressante est Europe.

Europe

3 120 km de diamètre, possède très peu de cratères à sa surface, donc surface jeune. L’aspect tourmenté de sa surface ressemble à des formations d’icebergs dans nos zones polaires. Cela laisse à penser qu’il pourrait y avoir un océan d’eau sous cette croûte de glace. C’est en tout cas, ce que semble indiquer la nouvelle analyse des données de Galileo : la présence d’un très important volume de liquide sous la croûte glacée d’Europe. Ces informations vont dans le sens que cet océan d’Europe pourrait être un habitat potentiel pour une certaine forme de vie.
Hubble a découvert de la vapeur d’eau s’échappant de la surface d’Europe, dans une région proche de son pôle Sud. Cette observation est la première preuve de présence de vapeur d’eau éjectée de sa surface. C’est similaire aux geysers mis au jour sur Encelade, le satellite de Saturne, grâce à Cassini.
Les effets de marée jouent à plein sur l’orbite d’Europe. À chaque orbite la croûte est tiraillée par ces forces qui provoquent des déformations à sa surface, favorisant ainsi par ces mouvements un échauffement interne. Ce qui maintient l’océan interne liquide dans le temps. Ces effets de marée provoquent donc des mouvements de la croûte donnant naissance à des fissures.

Ganymède

Plus de 5 200 km de diamètre, Ganymède est le plus gros satellite du Système solaire, il est même plus gros que Mercure, presque aussi gros que Mars. Sa surface est plus cratérisée que celle d’Europe. C’est un corps complètement différencié (comme la Terre par exemple). Ganymède possède son propre champ magnétique, ce qui est exceptionnellement rare pour un satellite. Posséder un champ magnétique est important, si ce n’est essentiel, pour maintenir la vie, car celui-ci protège des rayonnements nocifs venant de l’espace. Son champ magnétique provoque même des aurores polaires qui ont été détectées par Hubble.
Ganymède est aussi baignée par le champ intense de Jupiter. Ce sont les variations de ce champ qui perturbent l’apparition de ces aurores et qui amènent de nombreux scientifiques à en déduire la présence d’énormes quantités d’eau salée à l’intérieur de ce satellite.
Un océan d’eau salée serait pris entre la croûte glacée et un autre manteau de glace plus dense. Il y aurait plus d’eau sur Ganymède que sur Terre !

Callisto
Callisto est le plus éloigné des quatre satellites galiléens. 4 800 km de diamètre, le sol similaire à celui de Ganymède bien que plus cratérisé, mais manifestement c’est un astre mort. Il est composé de roches et glaces, mais non différencié. Il possède une curieuse structure annulaire.

La magnétosphère de Jupiter
On ne peut pas s’intéresser aux lunes de Jupiter sans s‘intéresser à Jupiter et à son champ magnétique qui baigne une grande partie de l’espace s’étendant même jusqu’à Saturne. Comme la Terre, Jupiter possède un champ magnétique, mais il est environ 20 fois plus intense que celui de notre planète. Ce champ crée la magnétosphère, bulle énorme qui s’étend jusqu’à Saturne avec une longue queue de plus de 700 millions de km. Cette magnétosphère est composée comme sur Terre d’électrons, de protons et d’ions provenant du Soleil, mais dans le cas de Jupiter, ces particules proviennent aussi de Io qui est très proche. Si nous étions capables de voir depuis la Terre la magnétosphère de Jupiter, elle remplirait l’espace beaucoup plus que la pleine Lune.

La mission JUICE
L’Agence spatiale Européenne (ESA), dans le cadre du projet Vision cosmique 2015-2025, a approuvé la mission vers Jupiter devant être lancée en 2022 de Kourou par une Ariane 5, et baptisée JUICE, acronyme de JUpiter Icy moons Explorer. Après un voyage de 8 ans, elle atteindra sa cible en 2030. Ce devrait être une mission de 11 ans à laquelle la France participera activement. La sonde se mettra en orbite autour de Jupiter et explorera ses principaux satellites. Les cibles principales de ce voyage :
• L’atmosphère de Jupiter, sa magnétosphère et ses aurores
• Io et ses volcans
• Europe et Ganymède (les cibles principales) avec leurs probables océans d’eau salée situés sous la couche de glace
• Callisto la plus éloignée, glacée aussi.
On s’attachera aussi à étudier les possibilités d’habitabilité de ces lunes glacées. On pense, suite aux passages des Voyagers et de Galileo, qu’Europe et Ganymède, ces lunes à la surface glacée, possèdent sous l’épaisse croûte de glace, de très imposants océans d’eau, probablement salée.
Le calendrier de cette mission est particulièrement long, comme c’est souvent le cas.
• mars 2007 : appel à proposition
• mai 2012 : mission sélectionnée
• février 2013 : sélection des instruments
• juillet 2015 : maître d’œuvre sélectionné (Airbus)
• mai 2022 : décollage (Kourou Ariane 5)
• octobre 2029 : insertion en orbite jovienne
• août 2032 : insertion en orbite autour de Ganymède
• septembre 2033 : fin de mission.
Il faut donc du temps, de la patience et la possibilité de passer la main à la génération suivante dans certains cas !
Rappelons les principales caractéristiques de cette mission :
• Voyage interplanétaire de 7 ans et demi
• Plus de 6 milliards de km
• 11 instruments scientifiques
• Flux solaire arrivé à Jupiter : 50 W/m²
• Le plus grand panneau solaire : 97 m²
• Très forte dose de radiations
• Masse au lancement 5 250 kg dont 2 850 de carburant et 218 pour les instruments

Les instruments
• JANUS : Caméra optique
• MAJIS (Moons and Jupiter Imaging Spectrometer) : Spectro imageur visible et IR
• UVS (UV Imaging Spectrographe) : Spectro UV
• SWI (Sub-millimeter Wave Instrument) : Radio pour étude atmosphères
• GALA (GAnymede Laser Altimeter) : Laser altimétrique
• RIME (Radar for Icy Moons Exploration) : Radar pénétrant la glace
• J-MAG (Juice Magnetometer) : pour étudier le champ magnétique jovien et de Ganymède
• PEP (Particle Environment Package) : mesure des densités de particules
• RPWI (Radio & Plasma Wave Investigation) : mesure des ondes radio et plasma
• 3GM (Gravity & Geophysics of Jupiter and Galilean Moons) : étude des champs de gravité
• PRIDE (Planetary Radio Interferometer & Doppler Experiment) : mesure position et vitesse satellites

Le voyage vers Jupiter
Juice sera lancé en principe en juin 2022 par Ariane 5 (il existe des discussions pour savoir si Ariane 6 ne serait pas mieux) et utilisera de nombreuses assistances gravitationnelles (Vénus, Terre, Mars) pour atteindre Jupiter fin 2029.
Ce sera le début pour étudier le système jovien : Jupiter, sa magnétosphère, Europe, Callisto) avant la mise en orbite autour de Ganymède.
Une remarque : l’arrivée sur Jupiter se fera par un survol rapproché (400 km) de Ganymède, pour freiner la sonde autorisant ainsi la mise en orbite autour de Jupiter.
Survols d’Europe en septembre-octobre 2030, puis transfert vers Ganymède en 2032.
Théoriquement il est prévu :
• 2 survols d’Europe
• 15 survols de Ganymède
• 12 survols de Callisto
• Orbite finale autour de Ganymède
La fin de mission se fera par une mise en orbite à 500 km d’altitude autour de Ganymède, en attendant la destruction progressive de la sonde sur ce satellite.

Comment détecter un océan sous la surface d’une lune de Jupiter ?

On pense tous à un petit robot qui percerait la couche de glace avant d’envoyer un autre robot sous-marin qui explorerait l’océan à la recherche de traces de vie.
Est-ce un rêve ? On se rappelle qu’il y a un lac souterrain qui n’a jamais vu le jour (le lac Vostok) en Antarctique et dans lequel on a effectué des prélèvements : il y avait de la vie !
On peut donc logiquement se poser la question suivante :  comment peut-on détecter à distance la présence d’une grande quantité d’eau cachée sous la surface d’un de ces satellites ? La réponse courte, c’est : on peut ! Il y a plusieurs méthodes :
• Grâce aux champs magnétiques. : ces océans sont généralement composés d’eau salée, conductrice de l’électricité. Elle peut générer des champs électriques et magnétiques secondaires qui perturbent les propriétés du champ du satellite.
• Les effets de marée : les mouvements de la croûte dus aux effets de marée dépendent en fait de ce qu’il y a sous la croûte, logique, un océan diminue les frottements. Sans océan Ganymède se soulèverait de 1 m, avec la présence d’un océan sous la croûte, de 8 m !
• Grâce aux aurores boréales : le champ magnétique de Ganymède, s’oppose à celui de Jupiter, cela joue sur l’oscillation des aurores polaires de quelques degrés, qui peuvent être mesurés. Cela a été fait par Hubble dans l’UV.
Les défis posés par cette mission
Ils sont de plusieurs ordres :
• Techniques : durée du projet, radiations, problèmes thermiques, puissance nécessaire, électromagnétisme.
• Opérationnels : navigation, protection planétaire, volume des données.
• Quel lanceur : Ariane 5 ou 6 ?
• Aspects humains : continuité de l’information sur toute la durée du projet.
En conclusion, Olivier Witasse nous fait remarquer qu’après une telle mission, il ne faudrait pas oublier nos lointaines planètes comme Uranus et Neptune sur lesquelles on sait très peu de choses.

Cet article est basé sur le compte rendu détaillé de Jean-Pierre Martin, disponible ICI.

Photos de la conférence : Crédit : Jean-Pierre Martin