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"Ocean Worlds:" La chasse aux extraterrestres plus près de chez soi


Depuis environ un siècle, les scientifiques et les astronomes recherchent des preuves de la vie au-delà de la Terre en utilisant des moyens indirects. Au cours des soixante dernières années, nous avons pu le rechercher en utilisant des moyens directs, en utilisant un vaisseau spatial robotique pour rechercher des biosignatures dans tout le système solaire.

Et bien que nos efforts aient été infructueux jusqu'à présent, nous pouvons être rassurés de savoir que nous avons à peine effleuré la surface. Et il est tout à fait possible que nous ayons cherché aux mauvais endroits. En tant que créatures terrestres, nous pouvons être pardonnés de penser que la vie est susceptible d'exister sur des planètes rocheuses avec beaucoup d'eau.

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Mais comme les scientifiques ont commencé à le soupçonner depuis les années 1970, le meilleur pari pour trouver la vie dans notre système solaire peut en fait être sous la surface de certaines de ses nombreuses lunes glacées.

Que sont les «mondes océaniques»?

Par définition, les mondes océaniques sont des corps qui disposent d'abondantes sources d'eau. Étant donné que 71% de la surface de notre planète est recouverte d'eau, la Terre est un bon exemple de «monde océanique». Fait intéressant, Mars et Vénus avaient également des océans à leur surface, mais ceux-ci ont été perdus à mesure que les planètes subissaient des changements importants dans leur climat.

Parce que l'eau est essentielle à la vie telle que nous la connaissons, les mondes océaniques comme la Terre ont longtemps été considérés comme très rares et précieux. Mais à partir des années 1970, des missions robotiques ont révélé que les océans peuvent également exister sous la surface des lunes glacées du système solaire externe. Les premières à être découvertes ont été les plus grandes lunes de Jupiter, également connues sous le nom de lunes de Galilée (d'après leur fondateur, Galileo Galilee).

Combiné à un environnement chimique riche qui contient des éléments essentiels à la vie (oxygène, carbone, phosphore, méthane, etc.) et à des mécanismes de chauffage interne, les scientifiques ont commencé à spéculer que ces corps pourraient soutenir la vie. Au cours des dernières décennies, des propositions ont été faites pour envoyer des missions robotiques à ces organismes pour rechercher des signes de vie («biosignatures»).

En 2004, la NASA a fondé le groupe d'évaluation des planètes extérieures (OPAG), chargé d'identifier les priorités scientifiques et les voies d'exploration dans le système solaire externe. En 2016, OPAG a fondé le groupe Roadmaps to Ocean Worlds (ROW), chargé de jeter les bases d'une mission d'exploration des «mondes océaniques» à la recherche de la vie.

Les objectifs et les emprises ont été résumés dans une présentation intitulée «Exploration Pathways for Europa après des analyses in situ initiales pour les biosignatures», qui a été donnée lors de l'atelier «Planetary Science Vision 2050» au siège de la NASA à Washington, DC.

Ces objectifs ont été publiés en ligne dans une étude de 2019 intitulée «The NASA Roadmap to Ocean Worlds», dirigée par Amanda Hendrix du Planetary Science Institute et Terry Hurford du NASA Goddard Space Flight Center. Comme ils l'ont déclaré:

Pour les besoins de ROW (Roadmap to Ocean Worlds), et pour limiter l'étendue d'un futur programme Ocean Worlds, nous définissons un «monde océanique» comme un corps avec un océan liquide actuel (pas nécessairement mondial). Tous les corps de notre système solaire qui peuvent vraisemblablement avoir ou sont connus pour avoir un océan seront considérés comme faisant partie de ce document. La Terre est un monde océanique bien étudié qui peut être utilisé comme référence («vérité terrain») et point de comparaison. »

Mondes océaniques dans notre système solaire:

À l'heure actuelle, la NASA a déterminé qu'il pourrait y avoir jusqu'à neuf mondes océaniques dans le système solaire, pensant qu'il pourrait y en avoir encore plus. Ils comprennent Cérès, Europe, Ganymède, Callisto, Encelade, Dione, Titan, Triton, Pluton - une combinaison de lunes glacées et de planètes mineures glacées.

On pense que tous ces mondes possèdent des océans intérieurs qui existent entre la glace de surface et la limite noyau-manteau. Une caractéristique intéressante à propos de ces mondes est à quel point ils sont constitués d'eau et de glace. Sur Terre, l'eau ne représente que 1% du diamètre total de la planète. Mais sur ces lunes et planètes mineures, il varie entre 55% (Europe) et 90% (Ganymède et Encelade)

De plus, sur Terre, la partie la plus profonde de l'océan est située dans le Pacifique occidental; plus précisément, une région connue sous le nom de Challenger Deep. Cette région est située à l'extrémité sud de la fosse des Mariannes et mesure environ 11000 m (36200 pi) Profond. Comparez cela aux océans qui peuvent atteindre environ 100 km (62 mi) de profondeur, avec plus d'eau salée que tous les océans de la Terre réunis.

Combien en plus? Considérez Europa, qui est à l'extrémité inférieure de l'échelle. Ses couches de glace et ses eaux océaniques ont un volume estimé à environ trois quadrillions de kilomètres cubes (3 × 10 ^ 18 m³), ​​soit un peu plus du double du volume combiné de tous les océans de la Terre. À l'autre extrémité de l'échelle se trouve Ganymède, dont le volume estimé de glace et d'eau est 39 fois supérieur à celui de la Terre.

Outre l'eau, ces mondes se sont également avérés posséder des composés volatils (c'est-à-dire du dioxyde de carbone, du méthane, de l'ammoniac), des molécules biologiques et un chauffage interne causé par l'activité géothermique ou la désintégration d'éléments radioactifs. Cette combinaison d'eau, de molécules biologiques et d'énergie fait de ces lunes de possibles candidats à la recherche d'une vie extraterrestre.

Cérès:

La planète naine Ceres est le plus gros objet de la ceinture principale d'astéroïdes, ainsi que le plus grand objet entre Mars et Jupiter. En fait, quand il a été découvert par Giuseppe Piazzi en 1801, c'était le premier membre de la ceinture d'astéroïdes à être observé. Pendant les deux siècles suivants, il continuerait à être qualifié d '"astéroïde".

Cependant, avec le débat sur la Grande Planète du début des années 2000, Cérès s'est retrouvé reclassé. Comme Pluton et d'autres corps sphériques qui n'ont pas dégagé leurs orbites, Cérès a été désignée comme "planète naine" (ou planète mineure), conformément à la résolution adoptée lors de la 26e Assemblée générale de l'Union astronomique internationale (UAI).

Sur la base de sa taille et de sa densité, Cérès se distinguait entre un noyau composé de minéraux et de métaux silicatés et un manteau composé de glace. De plus, il existe de multiples sources de preuves qui soutiennent l'existence d'un océan d'eau liquide à l'intérieur de Cere, qui serait situé à la limite noyau-manteau.

Par exemple, les scientifiques ont détecté des quantités importantes d'ions hydroxyde près du pôle nord de Cere, qui pourraient être le produit de la dissociation chimique de la vapeur d'eau par le rayonnement solaire ultraviolet. Plusieurs sources de vapeur d'eau ont également été détectées autour des latitudes moyennes.

Ceux-ci peuvent être le résultat de la glace de surface qui s'est sublimée en raison des impacts des comètes, ou des éruptions cryovolcaniques résultant de la chaleur interne et de la pressurisation souterraine.

De plus, les données infrarouges sur la surface ont indiqué la présence de carbonate de sodium et de plus petites quantités de chlorure d'ammonium ou de bicarbonate d'ammonium. Ces matériaux peuvent provenir de la cristallisation de saumures qui ont atteint la surface par le bas.

La présence d'ammoniac, un antigel naturel que Ceres est connu pour avoir, pourrait être la raison pour laquelle cet océan intérieur reste à l'état liquide. Il est estimé à 100 km (62 mi) de profondeur et pourrait contenir jusqu'à 200 millions de km³ (48 mi³) d'eau. C'est presque trois fois plus d'eau douce qui existe sur Terre - 35 millions de km³ (8,4 millions de mi³).

Les chances que ce corps puisse soutenir la vie dans son intérieur? Pas clair pour le moment, mais ça vaut le coup!

Callisto:

La plus externe des lunes galiléennes de Jupiter, Callisto est également censée abriter un océan à l'intérieur. Comme Cérès, on pense que cet océan existe en raison de la présence de quantités suffisantes d'ammoniac à l'intérieur, ainsi que de la présence possible d'éléments radioactifs dont la désintégration fournit la chaleur nécessaire.

L'existence de cet océan est supposée basée sur le fait que le puissant champ magnétique de Jupiter ne pénètre pas au-delà de la surface de Callisto. Cela suggère qu'il y a une couche de fluide hautement conducteur sous la feuille glacée d'au moins 10 km (6,2 mi) de profondeur. Cependant, en tenant compte des quantités suffisantes d'ammoniac, il pourrait atteindre 250 à 300 km (155 à 185 mi) de profondeur.

Si cela est vrai, cela signifierait que Callisto est à peu près à parts égales de matière rocheuse et de glace d'eau, laquelle glace constituant environ 49 à 55% de la lune et glace d'eau avec des volatiles (comme l'ammoniac) constituant 25 à 50% de sa masse totale de surface. Sous cet océan hypothétique, l’intérieur de Callisto semble être composé de roches compressées et de glaces, la quantité de roches augmentant avec la profondeur.

Cela signifie que Callisto n'est que partiellement différencié, avec un petit noyau de silicate pas plus grand que 600 km (370 mi) entouré d'un mélange de glace et de roche. Pas un bon pari pour trouver la vie, mais une mission d'exploration de l'océan intérieur serait néanmoins inestimable!

Europe:

Europa est la lune qui a tout déclenché! Pendant des décennies, le consensus scientifique a été que sous la surface de cette lune jovienne (et galiléenne) se trouve un océan d'eau liquide, très probablement situé à la limite noyau-manteau. On pense que le mécanisme pour cela est la flexion des marées, où le puissant champ gravitationnel de Jupiter provoque l'activité géothermique du noyau rocheux et métallique d'Europa.

Cette activité pourrait conduire à la formation d'évents hydrothermaux au fond de l'océan, où la chaleur et les minéraux de l'intérieur sont injectés dans l'océan. Sur Terre, on pense que ces évents sont l'endroit où la vie la plus ancienne a existé (ce qui est indiqué par des bactéries fossilisées qui datent d'environ 4,28 milliards d'années).

Dans le même ordre d'idées, les évents hydrothermaux sur Europe pourraient donner naissance à des formes de vie similaires telles que des bactéries extrêmes et peut-être même des formes de vie encore plus complexes.

L'existence de cet océan intérieur est étayée par de multiples sources de preuves rassemblées par une variété de missions robotiques. Ceux-ci incluent des modèles géologiques qui anticipent la flexion des marées à l'intérieur et des images prises par des sondes qui ont révélé un "terrain chaotique" sur Europe, où le terrain est entrecroisé de bandes et de crêtes et est remarquablement lisse.

Il y a aussi la façon dont des panaches d'eau périodiques ont été observés pénétrant la surface d'Europe et atteignant jusqu'à 200 km (120 mi) de hauteur - plus de 20 fois la hauteur du mont. Everest! Celles-ci apparaissent lorsque Europa est à son point le plus éloigné de Jupiter (périastre) et sont causées par les forces des marées.

En utilisant ces données, les scientifiques ont développé une série de modèles pour décrire l'environnement intérieur d'Europe. Chacun de ces éléments a des implications pour l'existence possible de la vie et notre capacité à en trouver des preuves à la surface.

Dans le «modèle de glace mince», la coquille de glace n'a que quelques kilomètres d'épaisseur - 200 m (650 pi) à certains endroits - et le contact entre le sous-sol et la surface est une caractéristique régulière. Ce contact serait responsable de la production du célèbre Europa «terrain du chaos», que l'on pense être de minces sections de glace reposant sur de vastes lacs d'eau.

Dans le «modèle de glace épaisse», qui est plus favorisé, les contacts entre l'océan et la surface sont rares et n'ont lieu que sous des crêtes ouvertes. Entre ces deux modèles, les scientifiques estiment que la croûte d'Europe a une épaisseur comprise entre 10 et 30 km (6 à 19 mi), tandis que son océan liquide s'étend jusqu'à une profondeur d'environ 100 km (60 mi).

En raison de cette combinaison d'eau liquide, de molécules organiques et de chimie et de chauffage interne, Europa est considérée comme l'un des meilleurs candidats pour trouver la vie au-delà de la Terre.

Ganymède:

Une autre lune jovienne, également l'une des Galiléens, est Ganymède, qui établit le record d'être aqueuse! Une autre chose qui distingue cette lune est le champ magnétique intrinsèque - qui est quelque chose qu'aucune autre lune (ou planète rocheuse) ne possède - et une atmosphère qui fait l'expérience des aurores.

Comme Europa, on pense que cette lune a un noyau composé de métaux et de minéraux silicatés, qui fléchit en raison de l'interaction avec la gravité de Jupiter pour créer un chauffage interne. Cette chaleur est ce qui permet un océan d'eau liquide situé à la limite noyau-manteau.

Au total, on pense que Ganymède est composé à parts égales de matière rocheuse et de glace d’eau, l’eau représentant 46 à 50% de la masse de la lune et 50 à 90% de la masse de la surface.

En plus d’autres éléments de preuve, la présence d’un océan à l’intérieur de Ganymède a été confirmée par des lectures obtenues par des missions robotiques sur le comportement de l’aurore de Ganymède. Ces aurores sont affectées par le champ magnétique de Ganymède (quelque chose qu'aucune autre lune ne possède) qui est à son tour affecté par la présence d'un grand océan souterrain composé d'eau salée.

Selon les lectures prises par des sondes robotiques, on pense que l'intérieur de la lune est différencié entre un noyau interne solide mesurant jusqu'à 500 km (310 mi) de rayon (et composé de fer et de nickel) et un noyau externe de fer liquide et de sulfure de fer. . On pense que la convection dans ce noyau externe alimente le champ magnétique intrinsèque de Ganymède.

La coquille de glace extérieure est la plus grande couche de toutes, mesurant un rayon estimé à 800 km (497 miles). Si ces estimations sont exactes, alors Ganymède possède les océans les plus profonds du système solaire. Quant à savoir si ces océans pourraient ou non abriter la vie, cela reste hautement spéculatif.

Encelade:

Nous avons ici une entrée plus récente au club "Ocean Worlds". En 2005, la mission Cassini de la NASA a noté l'existence de jets d'eau émanant de l'hémisphère sud de cette lune autour d'une série de caractéristiques connues sous le nom de "Tiger Stripes". Ces bandes correspondent à des dépressions linéaires dans la glace de surface, où le cryovolcanisme force l'eau à traverser la surface.

Depuis ce temps, les scientifiques ont envisagé la possibilité qu'Encelade ait un océan d'eau liquide sous sa croûte glacée. Sur la base des mesures gravimétriques menées par la mission Cassini, les scientifiques estiment qu'elle s'étend jusqu'à une profondeur d'environ 10 km (6,2 mi) sous la surface et que les panaches de surface s'étendent jusqu'à elle.

L'analyse des panaches a indiqué qu'ils sont capables de diffuser 250 kg (lb) de vapeur d'eau par seconde à des vitesses allant jusqu'à 2189 km / h, ce qui leur permet d'atteindre jusqu'à 500 km (310 mi) dans l'espace. L’intensité de ces éruptions varie considérablement en fonction des changements dans l’orbite d’Encelade.

Quand Encelade est à l'apoapsis (la plus éloignée de Saturne), les fissures à travers lesquelles les éruptions se déplacent sont sous moins de pression, ce qui les fait s'ouvrir plus largement. On pense que les panaches eux-mêmes proviennent de chambres souterraines à la limite noyau-manteau, où l'activité géothermique maintient l'océan.

Encore plus impressionnant est le fait que l'analyse spectroscopique a révélé la présence de méthane et d'hydrocarbures simples dans les panaches, ainsi que de minéraux hydratés. Ces éléments sont tous essentiels à la vie telle que nous la connaissons et pourraient indiquer que des colonies de formes de vie simples existent à l'intérieur d'Encelade.

Titan:

La plus grande lune de Saturne est réputée pour avoir un cycle du méthane très similaire au cycle de l'eau de la Terre - où le méthane existe à la surface sous forme de lacs, s'évapore pour former des nuages ​​et revient à la surface sous forme de pluies d'hydrocarbures. Au total, Titan contient plus d’hydrocarbures dans son atmosphère et à sa surface que tous les gisements de pétrole de la Terre réunis.

Dans le même temps, il a également été constaté que Titan avait des conditions prébiotiques et une chimie organique à sa surface, ce qui pourrait indiquer la vie. En plus de cela, Titan pourrait avoir un océan d'eau liquide sous sa surface qui pourrait également soutenir la vie. Tout comme Callisto, on pense que l'intérieur de Titan est différencié et composé à parts égales de glace d'eau et de matériaux / métaux rocheux.

Au centre se trouve un noyau de 3400 km (~ 2100 mi) de matériau rocheux hydraté entouré de couches composées de différentes formes de glace cristallisée et de niveaux plus profonds de glace à haute pression. Au-dessus se trouve un océan liquide jusqu'à 200 km (125 mi) d'épaisseur et composé d'eau et d'ammoniac, ce qui permettrait à l'eau de rester à l'état liquide même lorsque les températures sont inférieures à zéro.

Comme avec d'autres «mondes océaniques», l'existence de cet océan souterrain est étayée par de multiples sources de preuves. Cela inclut le fait que la surface de la lune est très lisse et jeune, la plupart des caractéristiques datant de 100 millions à 1 milliard d'années, une indication d'activité géologique qui renouvelle la surface.

Un autre indicateur est la preuve du cryovolcanisme, qui pourrait être responsable d'une partie du méthane atmosphérique. Puisque la quantité de méthane liquide à la surface est jugée insuffisante pour les concentrations gazeuses dans l'atmosphère brumeuse de Titan, on pense également qu'une source intérieure joue un rôle.

Le cas de la vie sur Titan reste hautement spéculatif et impliquerait des formes de vie extrêmes qui sont très exotiques selon les normes de la Terre. Néanmoins, des simulations de laboratoire ont conduit à l'idée qu'il y a suffisamment de matière organique sur Titan pour démarrer une évolution chimique analogue à ce que l'on pense avoir commencé la vie sur Terre.

Dione:

Cette lune de Saturne a d'abord été étudiée par le Voyager 1 et 2 sondes spatiales lors de leur passage dans le système Saturne en 1980 et 1981. Cassini mission, qui a effectué cinq survols de la lune entre 2005 et 2015.

Ce que ces missions ont révélé était un satellite avec un terrain lisse, qui est considéré comme une indication de resurfaçage et de renouvellement endogènes. Combiné avec des modèles construits par des scientifiques de la NASA, on pense que le cœur de Dione subit un réchauffement des marées qui augmente à mesure qu'il se rapproche de son orbite de Saturne. Cela peut signifier que Dione a un océan d'eau liquide à sa limite noyau-manteau.

Triton:

La plus grande lune de Neptune est longtemps restée un mystère source pour les scientifiques. Environ 55% de la surface de Triton est recouverte d’azote congelé, tandis que la glace d’eau en comprend 15 à 35% tandis que la glace au dioxyde de carbone (alias «glace sèche») forme les 10 à 20% restants. Des traces de substances volatiles clés ont également été découvertes dans la croûte, qui comprend du méthane et de petites quantités d'ammoniac.

Les mesures de densité suggèrent que l'intérieur de Triton est différencié entre un noyau solide fait de matériaux rocheux et de métaux et un manteau et une croûte composés de glace. Il est théorisé que s'il y a suffisamment d'éléments radioactifs à l'intérieur, cela pourrait fournir suffisamment d'énergie pour alimenter la convection dans le manteau, ce qui peut être suffisant pour maintenir un océan souterrain.

La présence d'éléments volatils renforce encore cette possibilité, et si suffisamment de chaleur est fournie par le noyau, il se pourrait que la vie existe dans cet océan intérieur.

Pluton:

Sur la base des données obtenues par la mission New Horizon de la NASA, les scientifiques pensent maintenant que la structure interne de Pluton pourrait être différenciée entre un noyau de matériau rocheux et de métal mesurant environ 1700 km de diamètre (70% de la planète), qui est entouré d'un manteau de glace composée d'eau, d'azote et d'autres substances volatiles.

Une fois de plus, la présence de suffisamment d'éléments radioactifs dans le noyau pourrait signifier que l'intérieur de Pluton est suffisamment chaud pour maintenir un océan intérieur. Comme pour les autres mondes océaniques, il serait situé à la limite du noyau-manteau et aurait une épaisseur estimée de 100 à 180 km (62 à 112 mi).

Exploration passée:

Tous les mondes océaniques suspects du système solaire ont tous été explorés dans le passé. Certains ont été explorés plus en détail par de multiples missions robotiques au cours des dernières décennies. D'autres, quant à eux, ont été explorés très rarement ou seulement récemment.

Jupiter:

L'exploration d'Europe et d'autres lunes joviennes a commencé avec la NASA Pionnier 10 et 11 vaisseau spatial, qui a effectué des survols du système Jupiter en 1973 et 1974, respectivement. Celles-ci ont fourni les premières photos en gros plan d'Europe et d'autres lunes joviennes, mais en basse résolution.

Les deux Voyageur des sondes ont suivi, parcourant le système jovien en 1979 et fournissant des images plus détaillées de la surface glacée d’Europa. Ces images ont révélé les caractéristiques du «terrain chaotique» d'Europa, ce qui a déclenché des spéculations selon lesquelles la lune pourrait abriter un océan intérieur. Les modèles géophysiques qui ont examiné la force gravitationnelle de Jupiter sur la lune et la flexion des marées qui en résultent ont soutenu cette interprétation.

Entre 1995 et 2003, la NASA Galilée sonde en orbite autour de Jupiter et a fourni l'examen le plus détaillé des lunes galiléennes, qui comprenait de nombreux survols d'Europe. C'est cette mission qui était responsable de la détection du faible moment magnétique d'Europe, qui a indiqué qu'une couche de matériau hautement électriquement conducteur existe à l'intérieur d'Europa. L'explication la plus plausible à cela était un grand océan d'eau salée liquide sous la surface.

Saturne:

En 1979, le Pioneer 11 traverser le système Saturne et mesurer la masse et l’atmosphère de Titan. En 1980 et 1981 (respectivement), Voyager 1 et 2 a mené une étude plus détaillée de l'atmosphère de Titan et a révélé des caractéristiques claires et sombres sur sa surface (qui seraient plus tard connues sous le nom de régions de Xanadu et de Shangri-la).

Entre 2004 et 2017, le Cassini-Huygens La mission fournirait le regard le plus détaillé et le plus complet sur Saturne et son système de lunes. C’était la première mission robotique à observer des panaches sur Encelade en 2005, ce que les scientifiques de la mission ont conclu qu’ils étaient une indication d’un océan intérieur et aussi de ce qui était responsable du remplissage de l’anneau électronique de Saturne avec des particules glacées.

L’orbiteur Cassini a également effectué plusieurs survols de Titan et a pris les images de la plus haute résolution jamais vues de la surface de Titan. Cela a permis aux scientifiques de discerner des plaques de terrain clair et sombre qui étaient des caractéristiques de Xanadu et de Shangri-La, de détecter d'abondantes sources de liquide dans la région polaire nord, sous la forme de lacs et de mers de méthane.

L'Agence spatiale européenne (ESA) Huygens Lander a atterri à la surface le 14 janvier 2005, ce qui a fait de Titan le corps le plus éloigné de la Terre à avoir jamais eu une mission robotique sur lui. Alors que l'atterrisseur n'a pu transmettre que pendant 90 minutes, les données renvoyées ont révélé beaucoup de choses sur la surface de Titan.

Cela comprenait la preuve que de nombreuses caractéristiques de surface de Titan semblent avoir été formées par des fluides à un moment donné dans le passé. L'atterrisseur a également fourni des informations sur la région dans laquelle il a atterri, juste à côté de la pointe la plus à l'est de la région lumineuse appelée Adiri. Cela comprenait les «hauts plateaux» qui seraient composés principalement de glace d'eau et de composés organiques sombres.

Ces composés sont créés dans la haute atmosphère et peuvent descendre de l’atmosphère de Titan avec des pluies de méthane et se déposer dans les plaines au fil du temps. L'atterrisseur a également obtenu des photographies d'une plaine sombre couverte de petits rochers et de galets (composés de glace d'eau) qui ont montré des preuves supplémentaires d'une activité fluviale possible (érosion liquide).

Autres mondes:

Seule une poignée de missions ont exploré les autres mondes océaniques du système solaire. Ceux-ci incluent le Voyager 2 sonde, qui a effectué un survol de Triton en 1989 dans le cadre de sa tournée d'Uranus, Neptune et du système solaire externe. Pendant ce survol, Voyager 2 recueilli des données qui ont révélé beaucoup de choses sur la surface et la composition de la lune, qui sont encore à l'étude aujourd'hui.

Entre 2015 et 2018, Ceres a fait l'objet d'une enquête de L'aube de la NASA mission. Cet orbiteur est devenu la première mission à visiter une planète naine et à se mettre en orbite autour de deux destinations au-delà de la Terre - Ceres et Vesta, le deuxième plus grand objet de la ceinture d'astéroïdes principale. En plus de trouver des preuves d'un possible océan intérieur, le Aube La mission a confirmé qu'un océan liquide a peut-être déjà couvert une grande partie de la surface de Cérès.

Enfin, Pluton, qui a été visitée pour la première fois de l'histoire en 2015 par le Nouveaux horizons mission. Cette mission a fourni les premières images claires de la surface de Pluton, révélant des choses sur ses caractéristiques de surface, son histoire géologique, sa composition, son atmosphère et faisant allusion à ses processus internes.

Missions d'exploration futures:

Pour des raisons évidentes, plusieurs missions ont été proposées pour explorer les mondes océaniques du système solaire au fil du temps. En regardant vers l'avenir, un certain nombre de ces concepts sont soit en développement, soit en voie de réalisation. En outre, les missions de nouvelle génération qui repousseront les limites de l'exploration spatiale devraient également jouer un rôle dans l'étude des mondes océaniques.

Europa Clipper:

En 2011, une mission robotique en Europe a été recommandée dans le cadre du US Planetary Science Decadal Survey, un rapport qui a été demandé par la NASA et la National Science Foundation (NSF) pour examiner l'état de la science planétaire et proposer des missions qui feraient progresser leur exploration. objectifs entre les années 2013 et 2022.

En réponse, la NASA a commandé une série d'études pour rechercher la possibilité d'un atterrisseur Europa en 2012, ainsi que des concepts pour un vaisseau spatial qui pourrait effectuer un survol d'Europa et un qui étudierait la lune depuis son orbite. Alors que la proposition d'orbiteur se concentrerait sur la science «océanique», la proposition de survols multiples se concentrerait sur les questions liées à la chimie et à l'énergie internes d'Europa.

En juillet 2013, le Jet Propulsion Laboratory et le Laboratoire de physique appliquée de la NASA ont présenté un concept mis à jour pour une mission de survol Europa (appelée le Europa Clipper). En plus d'explorer Europa pour étudier son habitabilité, le Tondeuse la mission serait chargée de sélectionner les sites pour un futur atterrisseur. Il n'orbitera pas en orbite autour d'Europe, mais en orbite autour de Jupiter et effectuera 45 survols à basse altitude d'Europe.

Le 13 janvier 2014, le comité des crédits de la Chambre a annoncé un nouveau projet de loi bipartite qui prévoyait 80 millions de dollars de financement pour poursuivre les études sur le concept de la mission Europa. En mai 2015, la NASA a officiellement annoncé qu'elle avait accepté le Europa Clipper proposition de mission, qui serait lancée dans les années 2020.

Ils ont également révélé que cette mission reposerait sur une série d'instruments comprenant un radar pénétrant dans la glace, un spectromètre infrarouge à ondes courtes, un imageur topographique et un spectromètre de masse ionique et neutre.

JUS:

En 2012, l'Agence spatiale européenne (ESA) a annoncé avoir sélectionné le JUpiter ICy moon Explorer (JUICE) concept de mission, dans le cadre du programme Cosmic Vision 2015-2025 de l'agence. Cette mission sera lancée en 2022 et arrivera à Jupiter en 2029, où elle passera au moins trois ans à effectuer des observations détaillées de Jupiter et des lunes d'Europe, de Ganymède et de Callisto.

La mission effectuerait plusieurs survols d'Europa et de Callisto, mais serait finalement plus concentrée sur Ganymède. Cela se fera à l'aide d'une suite comprenant des caméras, des spectromètres, un altimètre laser, un instrument radar pénétrant la glace, un magnétomètre, des moniteurs de plasma et de particules et du matériel de radio-science.

Europa Lander:

La NASA a également fait des plans ces dernières années pour un Europa Lander, un véhicule robotique qui serait similaire au Viking 1 et 2missions qui ont exploré Mars dans les années 1970 en utilisant une combinaison orbite et atterrisseur. La mission s'appuierait également sur des technologies testées par le Mars PathfinderEsprit, Opportunité et Curiosité rovers, en particulier ceux conçus pour rechercher des signes de vie passée (alias. "biosignatures").

Comme ses prédécesseurs, le Europa Lander enquêterait sur l’habitabilité d’Europa et évaluerait son potentiel astrobiologique en confirmant une fois pour toutes l’existence d’un océan souterrain. Il s’appuierait également sur une série d’instruments pour déterminer les caractéristiques de l’eau à l’intérieur et sous la coquille glacée d’Europe.

Mais bien sûr, le plus grand objectif de cette mission serait de rechercher des preuves de vie qui auraient pu remonter à la surface. Pour cette raison, les régions où Europa connaît une activité de panache seraient un endroit idéal pour atterrir.

Bien qu'aucune date n'ait encore été spécifiée pour le lancement ou l'arrivée d'une telle mission en Europe, la mission est considérée comme d'une importance vitale pour l'exploration future. Selon toute vraisemblance, il suivrait dans le sillage de la mission Europa Clipper, atterrissant sur un site choisi par l'orbiteur.

Titan Mare Explorer / sous-marin:

La NASA et la communauté astronomique ont également envisagé une mission d'exploration des lacs de méthane de Titan (en particulier les plus grands lacs de Kraken et Ligeia Mare) à la recherche de signes d'une possible vie aquatique. Un concept est la proposition connue sous le nom de Titan Mare Explorer (TiME), un concept à l'étude par la NASA en collaboration avec Lockheed Martin.

Cette mission impliquerait un atterrisseur à bas prix s’éclaboussant dans un lac de l’hémisphère nord de Titan et flottant à la surface du lac pendant 3 à 6 mois. Cette proposition a été rejetée en 2012 en faveur de Mars à moindre coût Perspicacité atterrisseur à la place, qui a atteint Mars en 2018.

Une autre proposition pour explorer les mers de méthane sur Titan est le sous-marin Titan, un concept étudié par le centre de recherche de la NASA Glenn en collaboration avec des chercheurs de l'Université de l'État de Washington. Le plan est d'envoyer ce véhicule à Titan dans les 20 prochaines années, qui explorera ensuite des lacs comme Kraken Mare de manière autonome pour trouver d'éventuelles preuves de vie.

Drones aériens Titan:

De multiples propositions ont également été faites pour explorer l'atmosphère de Titan à l'aide de plates-formes aériennes ou d'un ballon combiné et d'un atterrisseur. Il s'agit notamment du véhicule aérien pour la reconnaissance in situ et aéroportée des titans (AVIATR), qui a été conçu par le Dr Jason Barnes et une équipe de chercheurs de l'Université de l'Idaho.

Ce drone prendrait des images haute définition de la surface de Titan pour apporter un éclairage supplémentaire sur la géologie. À la fin de la mission, l'avion tentera un atterrissage sur les dunes de Titan afin de recueillir également plus d'informations sur ces curieuses caractéristiques.

Il y a aussi la mission Titan Saturn System (TSSM), une proposition conjointe NASA / ESA pour l'exploration des lunes de Saturne. Ce concept envisage un ballon à air chaud flottant dans l’atmosphère de Titan et effectuant des recherches pendant une période d’environ six mois.

En tant que concept de mission phare Outer Planets, la conception du TSSM se compose de trois éléments: un orbiteur de la NASA, un atterrisseur conçu par l'ESA pour explorer les lacs de Titan et un ballon conçu par l'ESA pour explorer son atmosphère. Malheureusement, ce concept a perdu au profit de la mission Europa Jupiter System (EJSM) en 2009.

Plus récemment, une proposition radicale a été faite par le Laboratoire de physique appliquée de l'Université John Hopkins (JHUAPL), connu sous le nom de Libellule. Cette mission de classe New Frontiers impliquerait un explorateur robotique à double quadricoptère capable de décollage et d'atterrissage vertical (VTOL) et propulsé par un réacteur nucléaire.

Une telle mission serait capable d'explorer l'atmosphère de Titan ainsi que de mener des recherches scientifiques à la surface, ce qui comprendrait l'exploration des mystérieuses dunes et des lacs de méthane de Titan.

Télescope spatial James Webb:

Désormais prévu pour le lancement d'ici 2021, le JWST succédera au Hubble, Spitzer, et Télescope spatial Kepler. En tant que télescope spatial le plus avancé à ce jour et utilisant ses capacités d'imagerie infrarouge de pointe, ce télescope ne manquera pas d'objectifs scientifiques.

Il s'agira notamment de sonder l'Univers primitif, d'examiner les étoiles et les exoplanètes lointaines et d'étudier également les planètes du système solaire. C'est ce dernier respect où l'étude des mondes océaniques entre en jeu. Une fois déployé, le JWST consacrera une partie de son temps de mission à l'étude d'Europa et d'Encelade.

Using its advanced infrared imaging capabilities, it will look for IR signatures on the surface of both moons to discern the location of “hot spots”, which correspond to of plume activity. Spectra obtained on thee plumes will help determine their composition and look for organic molecules and signs of life.

There's something exciting about the prospect of studying the Ocean Worlds that reside within in our cosmic backyard. On the one hand, these worlds may be the most likely place where we will find evidence of life beyond Earth. On the other, the various missions that are intended to explore them directly are all expected to happen within the next few decades.

For example, the JWST is scheduled to study moons like Europa and Enceladus just six months after it is deployed and has commenced its scientific operations. le Europa Clipper mission is scheduled for the mid-2020s, while missions to Titan are expected to happen by the 2030s.

In other words, if there is life locked away beneath the icy crusts of these moons and minor planets, we will be hearing about it within our lifetime!

 Lectures complémentaires:

  • NASA - Ocean Worlds
  • NASA - Europa Clipper
  • NASA - Europa Lander
  • ESA - JUpiter ICy moons Explorer (JUICE)
  • NASA - Outer Planets Assessment Group (OPAG)
  • Astrobiology Magazine - the NASA Roadmap to Ocean Worlds
  • Lunar and Planetary Institute - Roadmaps to Ocean Worlds (ROW)
  • Woods Hole Oceanographic Institution - Exploring Ocean Worlds


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