Depuis le Galileo La sonde a fourni des preuves irréfutables de l'existence d'un océan mondial sous la surface d'Europa dans les années 1990, les scientifiques se sont demandé quand nous pourrions envoyer une autre mission sur cette lune glacée et rechercher d'éventuels signes de vie. La plupart de ces concepts de mission nécessitent un orbiteur ou un atterrisseur qui étudiera la surface d’Europa, cherchant sur la feuille glacée des signes de biosignatures provenant de l’intérieur.
Malheureusement, la surface d’Europa est constamment bombardée par des radiations qui pourraient altérer ou détruire les matériaux transportés à la surface. Utilisation des données du Galileo et Voyager 1 vaisseau spatial, une équipe de scientifiques a récemment produit une carte qui montre comment le rayonnement varie à travers la surface d’Europa. En suivant cette carte, de futures missions comme celle de la NASA Europa Clipper sera en mesure de trouver les endroits où les biosignatures sont les plus susceptibles d'exister.
Comme de nombreuses missions l'ont révélé en étudiant la surface d'Europe, la lune connaît des échanges périodiques entre l'intérieur et la surface. S'il y a de la vie dans son océan intérieur, le matériel biologique pourrait théoriquement être ramené à la surface où il pourrait être étudié. Étant donné que le rayonnement du champ magnétique de Jupiter détruirait ce matériau, savoir où il est le plus intense, à quelle profondeur il va et comment il pourrait affecter l'intérieur sont toutes des questions importantes.
Comme l'explique Tom Nordheim, chercheur au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, dans un récent communiqué de presse de la NASA:
"Si nous voulons comprendre ce qui se passe à la surface d'Europa et comment cela se relie à l'océan en dessous, nous devons comprendre le rayonnement. Lorsque nous examinons des matériaux qui sont sortis du sous-sol, que regardons-nous? Est-ce que cela nous dit ce qui se trouve dans l'océan, ou est-ce ce qui est arrivé aux matériaux après leur irradiation? »
Pour répondre à ces questions, Nordheim et ses collègues ont examiné les données de GalileoDes survols d’Europa et des mesures d’électrons de la NASA Voyager 1 vaisseau spatial. Après avoir examiné de près les électrons projetant la surface de la lune, Nordheim et son équipe ont constaté que les doses de rayonnement varient selon l'emplacement. Le rayonnement le plus dur est concentré dans les zones autour de l'équateur, et le rayonnement diminue plus près des pôles.
L'étude qui décrit leurs résultats a récemment été publiée dans la revue scientifique La nature sous le titre "Préservation des biosignatures potentielles dans le sous-sol peu profond d'Europe". L'étude a été dirigée par Nordheim et co-écrite par Kevin Hand (également avec le JPL) et Chris Paranicas du Johns Hopkins Applied Physics Laboratory à Laurel, Maryland.
"Il s'agit de la première prévision des niveaux de rayonnement à chaque point de la surface d'Europa et c'est une information importante pour les futures missions Europa", a déclaré Paranicas. Maintenant que les scientifiques savent où trouver les régions les moins altérées par le rayonnement, ils pourront désigner des domaines d'étude Europa Clipper, une mission dirigée par le JPL qui devrait être lancée dès 2022.
Dans le cadre de leur étude, Nordheim et son équipe sont allés au-delà d'une carte bidimensionnelle conventionnelle pour construire des modèles 3D qui ont examiné à quelle profondeur sous la surface le rayonnement pénétrait. Pour tester la façon dont les matières organiques profondes devraient être enfouies pour survivre, Nordheim et son équipe ont testé l'effet du rayonnement sur les acides aminés (les éléments de base des protéines) pour comprendre comment l'exposition d'Europa au rayonnement affecterait les biosignatures potentielles.
Les résultats indiquent comment les scientifiques profonds devront creuser ou forer au cours d'une future mission potentielle d'atterrisseur Europa afin de trouver les biosignatures qui pourraient être préservées. Dans les zones de rayonnement le plus élevé autour de l'équateur, la profondeur à laquelle les biosignatures pouvaient être trouvées variait de 10 à 20 cm (4 à 8 pouces). Aux latitudes moyennes et élevées, plus près des pôles, les profondeurs diminuent à environ 1 cm (0,4 pouces). Comme l'a indiqué Hand:
«Le rayonnement qui bombarde la surface d’Europa laisse une empreinte digitale. Si nous savons à quoi ressemble cette empreinte digitale, nous pouvons mieux comprendre la nature de toute matière organique et des biosignatures possibles qui pourraient être détectées lors de futures missions, qu'il s'agisse d'engins spatiaux qui volent ou atterrissent sur Europa. »
Quand le Europa Clipper mission atteint le système Jovian, le vaisseau spatial sera en orbite autour de Jupiter et effectuera environ 45 survols rapprochés d’Europa. Cette suite avancée d'instruments scientifiques comprendra des caméras, des spectromètres, des instruments plasma et radar qui étudieront la composition de la surface de la lune, de son océan et des matériaux qui ont été éjectés de la surface.
«L’équipe de mission d’Europa Clipper examine les trajectoires d’orbite possibles et les itinéraires proposés traversent de nombreuses régions d’Europa qui subissent des niveaux de rayonnement plus faibles», a déclaré Hand. "C'est une bonne nouvelle pour regarder des matières océaniques potentiellement fraîches qui n'ont pas été fortement modifiées par l'empreinte digitale du rayonnement."
Avec cette nouvelle carte des radiations, l'équipe de la mission sera en mesure de réduire l'éventail des sites de recherche possibles. Cela, à son tour, augmentera la probabilité que la mission de l'orbiteur puisse résoudre le mystère vieux de plusieurs décennies de l'existence ou non de la vie dans le système jovien.
