Le nouvel outil de la NASA pour rechercher des signes de vie sur Encelade

Une variante possible de l'activité hydrothermale selon l'artiste

Depuis que la sonde de Cassini est entrée dans le système de Saturne et a commencé à étudier ses lunes, Encelade est devenue le principal sujet d'étude. Lorsque la sonde a découvert des fontaines d'eau et des molécules organiques en éruption dans la région du pôle sud de la planète, les scientifiques ont commencé à suggérer qu'un océan chaud pourrait exister sous la surface d'Encelade - comme l'Europe, le satellite de Jupiter et d'autres corps du système solaire.

À l'avenir, la NASA espère envoyer une autre mission dans ce système afin de mieux explorer ces fontaines et les entrailles d'Encelade. Cette mission comprendra probablement un nouvel outil qui a été annoncé récemment - le Subsillimeter Enceladus Life Fundamentals Instrument (SELFI). L'outil a été proposé par une équipe du Goddard Space Flight Center et a récemment reçu un soutien pour son développement ultérieur.

Avant la mission Cassini, les scientifiques pensaient que la surface d'Encelade était dure et gelée. Cependant, les données de Cassini ont montré de petites fluctuations dans l'orbite de la lune, indiquant la présence de l'océan sous-glaciaire. Comme en Europe, cela est dû aux forces de marée qui déforment la croûte, ce qui crée suffisamment de chaleur pour garder l'eau liquide à l'intérieur. Autour du pôle sud, la glace se fissure à cause de cela.


Une variante de la structure interne d'Encelade selon l'artiste, démontrant comment l'activité hydrothermale peut conduire à l'éruption d'eau à la surface de la lune

La mission de Cassini a également découvert des fontaines éclatant de centaines de fissures différentes, crachant des particules de glace, de la vapeur d'eau, du dioxyde de carbone, du méthane et d'autres gaz dans l'espace. Pour une étude plus approfondie, la NASA a développé des instruments assez ambitieux qui fonctionneront au millimètre ou aux fréquences radio, déterminant la composition des fontaines et étudiant l'océan intérieur d'Encelade.

Selon le superviseur de SELFI, Gordon Chin, le projet représente une amélioration significative de la précision par rapport aux appareils à fréquence submillimétrique existants. Après le déploiement, il mesurera les traces de produits chimiques dans les fontaines d'eau et les particules de glace qui s'échappent périodiquement des fissures dans le sud d'Encelade, également appelées «bandes de tigre». En plus d'étudier la composition chimique de l'océan, cet outil répondra à la question de la présence potentielle de vie en lui.

Sur Terre, les sources hydrothermales abritent des écosystèmes prospères et sont même considérées comme certaines des sources de vie sur Terre . Par conséquent, les scientifiques veulent tellement étudier l'activité hydrothermale sur des lunes comme Encelade - car elles représentent l'emplacement le plus probable de la vie extraterrestre dans le système solaire. Comme Chin l'a noté dans un communiqué de presse de la NASA:

Les longueurs d'onde submillimétriques comprises dans la gamme radio haute fréquence nous permettent de mesurer le nombre de molécules différentes dans un gaz froid. Nous pouvons scanner toutes les fontaines et découvrir ce qui sort d'Encelade. La vapeur d'eau et d'autres molécules peuvent révéler partiellement la composition chimique de l'océan et suggérer la meilleure façon pour un vaisseau spatial de voler à travers des fontaines afin de mesurer directement d'autres indicateurs.


"Tiger stripes" sur Enceladus, photographié par une sonde Cassini

Des molécules telles que l'eau, le dioxyde de carbone et d'autres éléments émettent des ondes radio d'une certaine fréquence, auxquelles les spectromètres submillimétriques sont sensibles. Les raies spectrales sont bien séparées, et l'intensité de leur émission permet de les évaluer numériquement. En d'autres termes, des instruments tels que SELFI pourront non seulement déterminer la composition chimique de l'océan intérieur d'Encelade, mais également mesurer la quantité de ces substances.

Pendant des décennies, les spectromètres ont été utilisés dans la recherche spatiale pour mesurer les compositions chimiques des planètes, des étoiles, des comètes et à d'autres fins. Récemment, les scientifiques ont commencé à essayer d'obtenir les spectres de planètes éloignées pour déterminer la composition chimique de leurs atmosphères. Ceci est important lors de la recherche d'exoplanètes potentiellement habitées, car pour la vie que nous connaissons nécessite de la vapeur d'eau, de l'azote et de l'oxygène.

Le balayage dans la gamme submillimétrique est un processus relativement nouveau, car les instruments sensibles sont complexes et difficiles à fabriquer. Mais grâce au financement de la NASA, Chin et ses collègues augmentent la sensibilité de l'instrument avec un amplificateur conçu pour un signal de 557 GHz. Cela permettra à SELFI de détecter même de petites traces d'eau et de gaz provenant de la surface d'Encelade.

D'autres améliorations comprennent un système de traitement des données plus économe en énergie et plus flexible, ainsi qu'un spectromètre numérique de radiofréquence sophistiqué. Cela comprendra des circuits programmables à grande vitesse qui convertissent les données de radiofréquence en signaux numériques, qui peuvent ensuite être analysés pour mesurer la quantité, la température et la vitesse du gaz dans les fontaines d'Encelade.


Résultats probables de la spectroscopie d'une des fontaines d'Encelade. Ceci est un exemple des données que le télescope James Webb peut produire.

Des améliorations permettront à SELFI de détecter et d'analyser simultanément 13 types de molécules différents, y compris différents isotopes de l'eau, du méthane, de l'ammoniac, de l'ozone, du peroxyde d'hydrogène, du dioxyde de soufre, du chlorure de sodium (c'est-à-dire du sel). Chin pense que l'équipe peut travailler sur l'outil afin qu'il soit utile non seulement sur Encelade, mais aussi sur d'autres missions futures. «SELFI est un nouvel appareil», dit-il. «Et c'est l'un des outils submillimétriques les plus ambitieux.»

Par exemple, il y a plusieurs années, les scientifiques ont découvert des fontaines émanant de la surface de l'Europe. Et ici, cette activité est considérée comme le résultat de processus géothermiques envoyant des fontaines d'eau chaude des entrailles de l'océan intérieur de la lune à la surface. La NASA prévoit déjà d'analyser ces fontaines et fontaines d'Encelade à l'aide du télescope spatial James Webb, qui devrait être mis en service en 2019.

Une autre possibilité est d'équiper la station interplanétaire Europa Clipper , qui s'apprête à lancer quelque part entre 2022 et 2025 avec un instrument comme SELFI. Un spectromètre demande déjà la trousse à outils de la station, mais un dispositif amélioré pour travailler au submillimètre et aux radiofréquences peut permettre une étude plus approfondie des fontaines d'Europe. Ces données peuvent résoudre un débat en cours depuis de nombreuses décennies sur la capacité de ses entrailles à soutenir la vie.

Au cours des prochaines décennies, l'une des plus grandes priorités de l'exploration spatiale sera l'étude des mondes océaniques du système solaire à la recherche de traces de vie. À cette fin, la NASA et d'autres agences spatiales mettent au point les outils nécessaires pour détecter les indicateurs chimiques et biologiques. Déjà dans la prochaine décennie, il se peut que la vie sur Terre ne soit pas une exception, mais une partie de la règle.