Michel de Pracontal
Journaliste scientifique, j'ai travaillé à Science et Vie, à L'Evénement du Jeudi, et au Nouvel Observateur (de 1990 à 2009). Je suis aussi auteur de plusieurs livres dont le dernier, Kaluchua, vient de paraître au Seuil. Sur twitter: @MicheldePrac.
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Billet de blog 14 mars 2015

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Samedi-sciences (164): le plus grand océan du système solaire

Le plus vaste océan du système solaire se cacherait sous la croute gelée de Ganymède, la plus grande des lunes de Jupiter, selon les travaux de l’équipe de Joachim Saur, de l’université de Cologne (Allemagne).

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Le plus vaste océan du système solaire se cacherait sous la croute gelée de Ganymède, la plus grande des lunes de Jupiter, selon les travaux de l’équipe de Joachim Saur, de l’université de Cologne (Allemagne).

Cet océan n’a pas été observé directement, mais des mesures, effectuées avec le télescope spatial Hubble, apportent des éléments de preuve très convaincants en faveur de son existence, selon la Nasa.

Les recherches de Saur et ses collègues, publiées dans le Journal of geophysical research, s’appuient sur une propriété unique de Ganymède : ce satellite qui est, avec un diamètre d’un peu plus de 5 000 km, le plus grand de tous ceux des planètes du système solaire, est aussi le seul à posséder un champ magnétique. Ce champ est généré par une « dynamo » dont le principal élément est le noyau de fer qui constitue le cœur de Ganymède. Ce noyau est entouré d’un manteau rocheux fait de silicates, tandis que la couche la plus externe est une croûte de glace.

Des observations, réalisées par la sonde Galileo il y a un peu plus d’une décennie, suggéraient déjà l’existence d’une couche d’eau liquide prise en sandwich entre la croûte glacée à la surface et les couches plus profondes. Mais ces observations n’étaient pas décisives. C’est pourquoi Saur et ses collègues ont entrepris d’aborder le problème par une autre approche, en considérant certains effets du champ magnétique.

Du fait de l’existence de ce dernier, Ganymède présente, comme la Terre, des aurores polaires (que l’on appelle aurores boréales dans l’hémisphère Nord et australes dans l’hémisphère Sud). Les aurores polaires sont des rubans de gaz chaud, électrifié et luminescent, qui forment des cercles autour des pôles. Ce phénomène est provoqué en premier lieu par le champ magnétique de Ganymède. Mais la proximité de Jupiter, qui possède aussi un champ magnétique, affecte également les aurores polaires du satellite.

L’influence du champ de Jupiter sur Ganymède varie selon un cycle périodique qui correspond à la rotation de la planète : pendant cinq heures, le champ est orienté vers Ganymède et pendant cinq heures, il est dans la direction opposée. À cause de cette variation périodique, les aurores polaires de Ganymède doivent se décaler en suivant le même rythme.

Saur et ses collègues ont modélisé l’oscillation que le champ de Jupiter devrait théoriquement imposer aux aurores polaires de Ganymède. Ils ont déterminé que le décalage devrait être d’environ 6 degrés, s’il n’y a pas de couche d’eau à l’intérieur de Ganymède. Mais un ensemble de mesures réalisées par le télescope spatial Hubble montre que l’oscillation est seulement d’environ 2 degrés. Comment expliquer cette réduction de l’influence du champ de Jupiter ?

Saur et ses collègues font l’hypothèse qu’une grande masse d’eau salée se trouve sous la surface du satellite, ce qui atténue l’effet du champ magnétique de Jupiter. En effet, à cause de la conductivité électrique de l’eau salée, le champ de Jupiter induit un champ secondaire dans l’eau, et ces deux champs se « contrarient ». La friction magnétique réduit donc l’effet de Jupiter.

D’après Saur, interrogé par CBS, « s’il n’y a pas d’océan, les aurores changent de six degrés toutes les cinq heures ; mais s’il y a un océan d’eau salée…, cet océan contrebalance l’influence du champ magnétique de Jupiter et réduit l’oscillation des aurores à seulement deux degrés ».

L’effet dépend de la conductivité de l’eau, qui dépend à son tour du degré de salinité. D’après le modèle de Saur et ses collègues, l’océan souterrain devrait avoir une conductivité moyenne d’au moins 0,5 siemens par mètre, nécessitant une concentration en sel d’au moins 5 grammes par litre (il s’agit de sel de magnésium et non de chlorure de sodium comme sur la Terre). À partir de ces données, Saur et ses collègues estiment que la couche supérieure de l’océan ne doit pas être située à une profondeur supérieure à 150 kilomètres sous la surface. Leur estimation la plus plausible est un océan de Ganymède ayant une épaisseur de 100 kilomètres et occupant l’espace compris entre 150 et 250 kilomètres sous la croûte de glace. Cela représenterait plus d’eau que toute celle présente à la surface de la Terre, et sans doute le plus grand volume d’eau présent dans le système solaire. 

Si les données de Hubble s’accordent avec l’hypothèse de Saur et ses collègues, il reste que les calculs reposent sur une modélisation. L’hypothèse d’un océan géant et souterrain abrité par Ganymède apparaît de plus en plus plausible, mais elle n’est pas encore une certitude. D’autres observations restent nécessaires pour la confirmer définitivement.

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