L'eau dans le système solaire externe : cas particuliers

 

I Les planètes gazeuses

Seulement, six corps font exception et pas des moindres. Parmi ceux-ci, nous pouvons compter  les quatre planètes géantes dites aussi gazeuses qui sont Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune ainsi que deux satellites de Jupiter, Io et Europe.

En surface, les 4 planètes géantes ne sont constituées que des gaz dihydrogène et hélium. Mais leur masse volumique comprise entre 0,7 et 1,7g/cm3 et leur moment d'inertie montrent qu'elles ne peuvent pas être constituées que de dihydrogène et d'hélium comprimés. Il doit y avoir au centre un noyau plus dense, mais qui ne représente qu'une faible proportion de la masse totale. Par exemple, sur Jupiter, la masse de ce noyau est estimée entre 1 et 5% de la masse totale. Comment expliquer une telle structure ?

Il faut supposer qu'à l'origine, ces 4 planètes géantes n'étaient pas différentes des autres corps de la région c’est à dire qu’elles obéissaient au modèle fer-silicate-glaces. Leur seule différence était qu’elles étaient les 4 plus gros corps. Leur gravité, plus forte que celles des 18 autres corps, leur a permis d'attirer à eux et de garder les gaz dihydrogène et hélium de la nébuleuse. Cette capture de dihydrogène et d'hélium, et l'augmentation de masse qui en résulte, a perduré jusqu'à ce que le Soleil s'allume et le vent solaire résultant chasse tous les gaz de la nébuleuse (sauf ceux maintenus par la forte gravité de ces planètes).

Donc,  les planètes gazeuses ne contiennent que très peu d’eau sous forme de vapeur. Des mesures récentes montrent que seulement 0,2 % de l’atmosphère jovienne est de l’eau. Les scientifiques pensent aussi que le noyau qui pourtant devrait contenir de l’eau gelée n’en possède pas à cause de la pression et de la température qu’il fait au centre de ces planètes.

   

II Les satellites

Contrairement aux planètes géantes, leurs satellites intéressent aux plus haut point les scientifiques . En effet, certains comporteraient une couche d’eau liquide.

Tout d’abord, intéressons-nous aux deux satellites de composition atypique du système solaire externe. En effet, Io et Europe présente une proportion peu importante en comparaison avec les satellites « normaux » décrit auparavant. En effet, la masse volumique de Io montre qu ‘elle ne contient pas de glace et possède une chimie globale chondritique tandis que celle d’Europe laisse supposer que la couche de glace est peu épaisse : seulement 100 kilomètres sur un diamètre total de 3240 km soit 6 % de la planète. Quelle est l’origine de ces anachronismes ?

L’hypothèse la plus simple est la suivante : initialement, Io et Europe étaient comme tous les autres corps principalement faits de glace. Mais Europe et Io sont très près de Jupiter, et les particularités des orbites du système jovien c’est à dire de tous les satellites de Jupiter entraînent de très fortes marées sur Io, importantes bien que plus faibles sur Europe. Ces corps connaissent donc en permanence des modifications, des déformations. Celles-ci se traduisent par des aplatissements périodiques des satellites puis un retour à la normale. Ceci entraîne des frictions entre les différentes couches des satellites, couches qui ne réagissent pas de la même manière. Ces frottements créent de l’énergie thermique qui fait fondre la glace.

Io a tellement chauffé et est d’ailleurs encore très chaud que toute l’eau a été vaporisée et a quitté le satellite à cause de la faible gravité. Aujourd’hui, le volcanisme qui porte localement la température à plus de 1 300 °C empêche toute présence d’eau sur IO sous quelque forme que ce soit. A titre de comparaison, Io produit 1014 W ce qui est plus que la Terre qui est pourtant 60 fois plus grosse.

Europe connaît aussi ses frictions et une grande majorité de l’eau s’est vaporisée. Mais les scientifiques ont pu suggérer que la couche d’eau épaisse de 100 kilomètres est réchauffée à la base à cause d’un volcanisme ou pour d’autres raisons mais elle est refroidit au sommet (température externe inférieure à –150°C). Cette compétition entre la base et la surface fait que sur les 100 km d’eau, seul les 10 km du haut seraient de la glace, les 90 autres kilomètres étant de l’eau liquide ou d’après d’autres scientifiques un océan visqueux. Mais tous s’accordent à dire que la température est proche de 0°C. Une preuve de cet océan est la découverte sur Europe de blocs séparés réagissant comme des radeaux sur un océan.

Une mission devrait dans les prochaines années répondre à la question d’un océan sous la croûte glacée. Alors peut-être peut s’envisager la présence de nos cousins du système solaire : les Européens …

III Les satellites, cacheurs d'océans ?

Mais alors qu’on a pensé pendant longtemps qu’il n’existait de l’eau à l’état liquide que sur Terre et Europe, ces derniers mois, deux nouveaux océans viendrait d’être découvert. Où ? Sur les deux autres gros satellites de Jupiter. En effet, de récentes observations de la sonde Galileo permettraient de supposer la présence d’eau sur Ganymède et Callisto.

Sur Ganymède, les scientifiques ne sont pas tout à fait étonnés car ils pensaient que la désintégration d’éléments radioactifs au centre du satellite aurait permis à la couche de glace de fondre et de former un océan. Par contre, contrairement à sa sœur Europe, la vie sur Ganymède est très improbable.

Enfin Callisto pourrait posséder aussi un océan mais celui est encore très hypothétique. Le seul élément que possèdent les scientifiques est une variation du champ magnétique de Callisto qui aurait un lien avec la présence d’eau salée à l’état liquide car celle-ci génèrerait suffisamment de courant pour interférer le champ magnétique.

Pour conclure sur les océans du système solaire interne, d’autres satellites et peut-être même la planète Pluton pourrait être des candidats pour abriter de l’eau liquide. Mais pour cela, d’autres sondes doivent être lancées.

                        

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Jupiter et ses satellites

 

Saturne et ses satellites

Uranus et ses satellites

Neptune et un de ses satellites au premier plan

 

 

 

 

 

Le satellite Europe

Sur cette photo sont visibles des fractures sur la surface qui  seraient dues au mouvement d'un océan sous la croûte de glace.

 

Coupe des satellites de Jupiter

Ganymède (source : NASA)