Ça y est, elle est partie ! La mission JUICE de l’ESA a quitté la Terre ce vendredi 14 avril de la base de Kourou en Guyane pour le monde de Jupiter (le nom derrière l’acronyme est « JUpiter ICy moons Explorer »)*.C’est, pour l’Europe, l’événement astronautique de l’année. L’objet de la mission est de chercher à savoir jusqu’à quel niveau de complexification vers la vie ont pu mener les « astres-océan » que sont Europa, Ganymède et Callisto**, les plus grosses lunes de la « géante gazeuse » qu’est Jupiter. La mission sur place durera quatre ans, le vaisseau passant de l’orbite de l’une à l’orbite de l’autre. Mais il lui faudra malheureusement cheminer huit années pour parvenir dans l’environnement jovien qui n’évolue pourtant que de 590 à 966 millions de km de la Terre (Mars, de 56 à 400 millions).
*Voir les détails du déroulé du lancement en fin d’article.
**vous remarquerez que Io n’est pas dans les objectifs de JUICE. Il n’y a pas d’océan sous la croûte d’Io, trop proche de Jupiter, et son environnement radiatif, résultant de cette proximité, est trop perturbateur pour être supporté sans dommage trop longtemps. Cette même situation requerrait également trop d’énergie pour s’en éloigner après s’y être satellisée.
C’est en 2004 que tout a commencé, quand l’ESA a entrepris de consulter la communauté scientifique des pays membres pour choisir l’orientation de son futur programme « Cosmic Vision 2015-2025 » (sur des thèmes extrêmement vagues ou complétement ouverts selon le point de vue). L’ESA a ensuite, en 2007, lancé un « appel à missions » pour déterminer quelle devrait être la mission majeure (de classe « L ») de ce programme. En 2012, trois propositions ont été retenues pour étude plus approfondie (phase de « définition ») : JUICE, NGO et ATHENA. Finalement JUICE a été choisie et les deux autres ont été reportées. ATHENA (Advanced Telescope for High Energy Astrophysics) qui doit étudier avec un capteur à rayon X l’accumulation de la matière dans les galaxies ainsi que la formation et l’évolution des trous noirs, pourrait faire l’objet d’une seconde mission « L » mais, telle que prévue, elle coûte trop cher et elle a été remise à l’étude en 2022. NGO (New Gravitational wave Observatory), dédiée à l’étude des ondes gravitationnelles (adaptation de LISA) reste « en suspens ». Tout ça pour dire que la progression des projets se fait très lentement au milieu de beaucoup de concurrence, de beaucoup de bavardages et de beaucoup de précautions, notamment financières, au-delà même du raisonnable (je ne dis pas qu’une bonne définition est évidemment indispensable). L’explication est sans doute à rechercher dans le nombre des intervenants et le poids des administrations.
Ceci dit l’étude des mondes de Jupiter est passionnante et elle est tout à fait faisable sur le plan astronautique. Sur le plan scientifique les équipements d’observation embarqués nous font espérer une moisson magnifique de connaissances nouvelles.
Sur le plan astronautique, c’est une fusée Ariane 5-ECA d’Arianespace, qui a effectué le lancement d’aujourd’hui. La version « ECA » est la plus puissante de la gamme de ces lanceurs. Elle permet de placer 21 tonnes en orbite basse terrestre et 10,5 tonnes en orbite géostationnaire. Sur trajectoire interplanétaire c’est environ moitié moins. En l’occurrence cela a suffi mais de justesse pour la masse à injecter qui était de 5,2 tonnes (dont 285 kg d’instruments scientifiques). C’est cette version d’Ariane qui a lancé le télescope JWST vers le point de Lagrange L2 le 25 décembre 2021. JUICE était son 84ème et avant-dernier lancement (il aurait été impardonnable de le rater !).
Le problème, comme évoqué en introduction, c’est la durée du voyage (pour ceux qui, comme moi, attendent avec impatience les données). Les missions précédentes ont été nettement plus rapides. Galileo, lancé par la navette-spatiale de la NASA, arriva dans l’environnement de Jupiter en 6 ans ; Cassini, lancé par un Titan-IVB de Martin Marietta y parvint en 3ans (et de Saturne en 6 ans) ; Juno, lancé par un Atlas V 551 de Lockheed Martin y parvint en 3 ans. Huit ans pour JUICE c’est donc vraiment beaucoup. L’explication est que la masse de la sonde ne permettait pas d’aller plus vite. Par ailleurs, on a voulu économiser au maximum les ergols pour le voyage puisqu’on aura besoin une fois arrivé « sur place », d’une quantité supérieure aux précédentes missions pour circuler d’une lune à l’autre (35 survols prévus !).
Pour réduire au maximum cette consommation on a prévu d’y substituer au maximum de l’énergie « naturelle », celle qu’on peut obtenir par assistance gravitationnelle (dans un sens positif d’accélération qu’on appelle l’effet de fronde). C’est une opération délicate car il faut s’approcher de l’astre (tomber vers lui) pour bénéficier de la force de son attraction qui va augmenter la vitesse, suffisamment mais pas trop pour qu’elle corresponde exactement à l’ellipse que l’on souhaite parcourir pour parvenir au mieux à l’astre suivant. Le moment de la libération permettra de réorienter la fusée.
Dans le cas de cette mission, l’assistance gravitationnelle suivra un programme « EVEE ». Cela veut dire que la propulsion chimique sera complétée par les impulsions gravitationnelles successives de la Terre (E), de Vénus (V) puis deux fois de la Terre (EE). La première manœuvre aura lieu en aout 2024 en utilisant le système Terre/Lune.
Quoi qu’il en soit du voyage, les objectifs sont passionnants. Il s’agit d’abord d’étudier les zones habitables de Ganymède (comme « objet planétaire et habitat potentiel »), Europa (en insistant sur les zones les plus récemment actives) et Callisto (comme témoin du système le plus ancien de Jupiter), les trois lunes abritant un océan sous une carapace de glace. Il est notable que le fond de ces océans soit constitué de roches, ce qui doit permettre sous l’effet de l’énergie tellurique, imprégnations, enrichissements, évolutions des molécules organiques qu’ils peuvent contenir. On veut en même temps explorer le système de Jupiter comme archétype des systèmes de planètes géantes gazeuses (leur atmosphère, leur magnétosphère et leur système de satellites et d’anneaux). Ce sera en fait la suite de la mission JUNO de la NASA (2016-2021-2025).
Ganymède va être étudié par de nombreux survols à basse altitude. C’est un satellite particulièrement intéressant du fait non seulement de son océan sous surface mais aussi de sa magnétosphère, le seul satellite du système solaire à en générer une, et de sa taille puisque c’est le plus gros des satellites du système solaire avec un diamètre de 5.268 km (plus que Titan, D = 5.149 km ; mais nettement moins que Mars, D = 6.779 km et beaucoup plus que notre Lune, D = 3.475 km). JUICE devrait terminer sa course en s’écrasant sur Ganymède (l’occasion de transmettre un supplément d’informations). Jusqu’à la fin, l’altitude minimum des survols sera de 500 km (pour référence, L’ISS orbite la Terre à environ 400 km).
Europa, bien connue pour sa surface de glace blanche (mais un peu sale, ce qui précisément nous intéresse) et réfléchissante, va être scrutée dans les régions où les rejets d’eau et de matière souterraines (le « sale » ci-dessus) de nombreuses fissures apparaissent les plus récents et l’on va essayer ainsi de déterminer la composition chimique des matériaux autres que la glace, tout en analysant aussi précisément que possible leurs processus de remontée en surface. L’altitude minimum sera de 400 km.
Callisto (la deuxième en taille avec D = 4820 km) est une lune particulière en ce qu’elle est la plus éloignée de Jupiter et de beaucoup, puisque son orbite est à 1.882.700 km de Jupiter (notre Lune est à 385.000 km de la Terre) alors que la deuxième, Ganymède, évolue à 1.070.000 km. Elle a donc été beaucoup moins transformée par Jupiter que les autres, par force de marée (ou par radiations), comme en témoigne d’ailleurs sa surface extrêmement cratérisée (qui est aussi une indication sur l’épaisseur de la croûte recouvrant son océan interne). Elle peut donner de ce fait des informations sur la période la plus ancienne du système jovien et servir de référence pour comparaison avec Ganymède. Le survol le plus bas sera effectué à seulement 200 km (à noter que plus un passage est bas, plus la vitesse est grande, autrement la sonde s’écrase) !
Pour exploiter ces différents passages à basse altitude, la sonde sera équipée d’un grand nombre d’équipements, pertinents et à la pointe de ce que l’on sait faire aujourd’hui : Imaging system (JANUS), Visible-IR Imaging spectrometer (MAJIS), UV Spectrograph (UVS), Sub Millimeter Wave Instrument (SWI), JUICE Magnetometer (J-MAG), Radio and Plasma Wave Instrument (RPWI), Particle Environmental Package (PEP), Laser Altimeter (GALA), Ice Penetrating Radar (RIME), Radio Science Experiment (3GM), VLBI Experiment (PRIDE). Je les évoque ci-dessous :
Janus va nous fournir des cartes géologiques détaillées à haute résolution et imagées avec les altitudes (DTM) et donner le contexte des autres données observées. Il opérera dans les longueurs d’ondes du spectre visible et du proche infra-rouge. Il bénéficie du know-how des caméras des missions Bepi-Colombo, Dawn, Rosetta et Mars Express. MAJIS va ajouter une dimension spectrométrique à l’image, avec une précision jamais atteinte (1280 bandes spectrales dans le segment 0,4 µm à 5,7 µm, soit de l’IR moyen à l’IR profond). Mais pour analyser les différentes atmosphères et leurs interactions avec l’espace, JUICE sera aussi équipée d’un spectromètre, UVS, opérant de l’autre côté du visible, dans l’ultraviolet (55 à 210 nm, UV lointain et UV extrême). Dans l’atmosphère de Jupiter, SWI mesurera et dressera la carte des températures et des vents Doppler (verticaux) ; il étudiera les molécules CO, HS, HCN, H2O, présentes dans la stratosphère de cette planète géante. Il caractérisera les atmosphères ténues des lunes galiléennes. Il mesurera également les propriétés thermophysiques et électriques des surfaces et sous-sol de ces mêmes astres et les corrèlera avec leurs propriétés atmosphériques et les traits géographiques. Le magnétomètre J-MAG permettra de mieux comprendre la formation des lunes, de caractériser leurs océans souterrains (profondeur, étendue, conductivité), et permettra d’étudier le comportement d’un astre magnétisé en rotation rapide comme Jupiter, et la façon dont il accélère les particules qu’il émet. Il permettra aussi de caractériser la petite magnétosphère de Ganymède. En surface d’Europa, il pourra détecter et caractériser d’éventuels dégazages. RPWI disposera de sondes de Langmuir qui lui permettront de mesurer la température, la densité électronique et le potentiel du plasma circulant entre Jupiter et ses lunes et en particulier de mesurer comment les océans des satellites et les ionosphères réagissent aux variations très fortes de la magnétosphère de Jupiter. Le PEP permettra la mesure et l’imagerie des densités et des mouvements des particules énergétiques neutres (ENA) et du plasma dans tout le système de Jupiter (NB : les particules peuvent atteindre une énergie se mesurant en plusieurs MeV). GALA est spécifique à Ganymède. Il va mesurer l’effet de marée exercé par Jupiter sur cette dernière et déduira des déformations de la croûte, l’épaisseur de celle-ci et l’importance du volume de l’océan sous-jacent. Le rôle de RIME (Radar for Icy Moon Exploration) s’explique de lui-même. Il concerne au premier chef Europa. Compte tenu de ses caractéristiques visibles et de sa position dans le système de Jupiter (chaleur interne par effet de marée), cette lune est la meilleure candidate pour disposer de l’océan capable de faire évoluer les molécules organiques au plus loin vers la vie. RIME est la continuation des radars MARSIS et SHARAD opérant en orbite autour de Mars. Il aura une pénétration allant jusqu’à 9 km. C’est nettement moins que l’épaisseur de la banquise d’Europa qui peut faire entre 80 et 170 km mais cela donnera une vision en 3D de cette banquise (et ce qu’il conviendrait de faire si l’on veut commencer à la sonder). 3GM étudiera tous les effets que peut avoir la gravité dans le système de Jupiter : effet de la planète sur ses lunes, effets des lunes entre elles. PRIDE étudiera tout ce qui peut être mesuré par effet Doppler à l’intérieur du système de Jupiter et de ce système vers les autres astres du système solaire, par la mesure précise des positions et déplacements du vaisseau spatial sur le cadre de référence ICRF (International Celestial Reference Frame). Enfin les organisateurs de la mission ont insisté sur la coordination et la synergie des différents instruments embarqués (« Synergistic payload capabilities ») ce qui est judicieux pour un ensemble aussi riche.
Cet orchestre absolument magnifique (on peut en effet comparer ces instruments scientifiques embarqués à des instruments de musique joués en harmonie du fait de la coordination et de la synergie ci-dessus mentionnées) doit nous permettre d’avancer considérablement dans la compréhension du système de Jupiter. On se rend bien compte qu’animé par un cœur violent, la redoutable planète-reine elle-même, c’est un milieu très hostile de par son environnement radiatif. Mais « la nature est bien faite » ; la vie, si elle existait dans les océans souterrains, bénéficierait d’une protection contre ces forces destructrices du fait de la présence d’une carapace de glace (et d’ailleurs ces océans n’existeraient pas sans ces carapaces) et de la chaleur interne des lunes stimulée par les forces de marée générées par la masse de Jupiter. On peut toujours espérer.
L’énergie à bord est fournie par 85 m2 de panneaux solaires. Les corrections d’attitudes et les impulsions pour changer de direction (principalement insertion en orbite de Jupiter puis insertion en orbite de Ganymède) seront faites grâce à 3650 kg d’ergols (mono-méthil hydrazine – MMH – brûlant dans un mélange d’oxydes d’azote – MON). Poussée maximum 425 Newton.
Les participants scientifiques (« JUICE Science Working Team ») à cette mission sont évidemment très nombreux. Ils sont ressortissants de plusieurs pays membres de l’ESA : l’Allemagne, l’Italie, la France, la Grande Bretagne, la Suède, la Suisse, les Pays-Bas, la Belgique mais aussi des Etats-Unis et Israël.
Le décollage a eu lieu le 14 avril à l’heure prévue, 14h15 (avec un jour de retard compte tenu du temps orageux le 13 avril). Les deux boosters latéraux se sont détachés à 14h18. La coiffe protégeant la sonde s’est ouverte et a été évacuée à 14h20. La séparation du premier étage s’est faite à 14h22. L’allumage du second étage a eu lieu à 14h24. La séparation de la sonde et du second étage a eu lieu à 14h42. L’acquisition du signal radio a eu lieu à 15h05. Le déploiement des panneaux solaires a eu lieu à 15h50. Comme on dit en Franglais « All is nominal ! »
Le moment le plus délicat de la mission, après le décollage et après les multiples recherches d’assistance gravitationnelle sera l’insertion en orbite de Jupiter mais malheureusement nous n’en sommes pas encore là.
Au-delà, en m’éloignant de la science jusqu’aux rives de la science-fiction, je ne peux m’empêcher de me souvenir que c’est dans ce cadre grandiose qu’évoluait l’un des monolithes-relais de l’épopée 2001 Odyssée de l’Espace conçue par l’esprit fertile d’Arthur Clarke et merveilleusement mis en images et en musique par le génial Stanley Kubrick. JUICE rencontrera-t-elle un Monolithe ? Ce serait bien sûr une révolution pour nous, l’ouverture d’une porte splendide vers l’infini et vers la vie ailleurs. On peut toujours rêver.
Illustration de titre : Les quatre plus grosses lunes de Jupiter, de gauche à droite : Io, Europe, Ganymède, Callisto. Crédit ESA. Les proportions ainsi que l’ordre en distance à la planète sont respectées, la plus chaude et la plus « tourmentée » par sa proximité avec Jupiter, étant la volcanique Io couverte de souffre.
https://sci.esa.int/documents/33960/35865/1567260128466-JUICE_Red_Book_i1.0.pdf
https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Juice
https://www.cosmos.esa.int/web/juice
https://saf-astronomie.fr/la_mission_juice_esa/
https://sci.esa.int/documents/33960/35865/1567260193381-ESA_SPC%282012%2920_rev.-1_JUICE_SMP.pdf
https://fr.wikipedia.org/wiki/Jupiter_Icy_Moons_Explorer
https://fr.wikipedia.org/wiki/Juno_(sonde_spatiale)
https://www.space.com/why-take-juice-spacecraft-eight-years-reach-jupiter
Apprendre est important et les lunes de Jupiter nous donneront peut-être des preuves de vie intéressantes (hum!). Cependant, on peut attendre des missions plus pragmatiques. L’Europe doit aussi penser recherche de minéraux (le cuivre, par exemple, manquera à l’avenir) et, vite, délocalisation des industries lourdes loin de la terre afin de diminuer la pollution de cette dernière. Il ne faut pas prendre de retard sur ces questions. Un autre étonnement: les voyagers auraient été plus rapides que juice?
Désolé Martin mais je pense qu’il n’est pas réaliste de compter sur l’exploitation de minéraux sur d’autres planètes.
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Les coûts d’installation des infrastructures, de leur exploitation puis du transport des produits au travers de l’espace, rendraient leurs prix sur Terre absolument non concurrentiels même s’ils sont chers sur Terre (il vaut mieux faire de leur coopération).
À moins qu’on arrive à ramener quelques milliers de tonnes du diamant qui pourrait exister au centre de Jupiter. Le diamant offre la dureté suffisante pour construire des ascenseurs gravifiques.
Mentionné par Arthur Clarke dans “2061, Odyssey Three”, ce diamant n’est pas nécessairement une légende. Même si Jupiter est trop petite pour s’allumer comme un soleil, la fusion y a quand même lieu très lentement, et, en théorie, le carbone est un des produits de cette fusion. Compte tenu de la pression qui doit régner au centre de Jupiter, la formation d’un diamant n’y est pas totalement improbable.
Oui mais la terre est bien polluée, n’est-ce pas? Et certains minerais vont bientôt manquer comme le cuivre. Tout dépendra de la rapidité des progrès et des besoins. C’est un argument pour privilégier l’exploitation de la lune plutôt que celle de mars. Reste à voir si notre satellite peut apporter l’autosuffisance pour produire des fusées, si elle a les mêmes ressources minérales que la terre… et pas seulement l’hélium3
L’Europe pourrait se donner comme priorité la mise au point de machines automatiques pour l’exploitation de la lune: recherche des richesses, forages, usinage aussi robotisés que possible, en présence de très peu d’humains. Gagner de l’argent bien plus facilement que par l’exploitation de mars. Communication plus rapide pour donner des ordres aux machines, moins de dépense pour ramener sur terre ce qui a été fabriqué. La question est y a-t-il les minerais nécessaires sur la lune?
Pierre, pas bien compris “astres-océan-gazeux”.
Ils ont bien une masse connue, donc un noyau solide.
A-t-on une bonne idée de ce qu’ils contiennent avec des techniques poussées d’analyse par spectromètres ou autres?
Ces gaz ne “s’évaporent-ils” pas dans l’espace et donc diminution de masse, donc position et vitesse dans l’espace?
Merci.
Je n’ai pas parlé d’astre-ocean-gazeux mais de géante gazeuse (Jupiter) et d’astre-océan (les lunes Europa, Ganymede, Callisto).
Jupiter a sans doute un noyau métallique du fait de la densité extrême en son sein (force de gravité). Les lunes ont pu garder leur eau liquide car la température est si froide que la glace la plus extérieure a gelé. Le centre des lunes est rocheux, constitué en minéraux divers comme la Terre et surtout de silicates.
En fait je devrais plutôt dire que leur eaux à l’origine en phase solide, glace, a pu fondre à l’intérieur sous l’effet de son épaisseur même (gravité) et des malaxations par les forces de marée de Jupiter.
C’est une mission passionnante. M. Pierre Brisson résume parfaitement toutes les expériences qui ont nécessité de longues années de préparation et aussi, sans doute, de compromis entres les différents pays et nombreux partenaires scientifiques et technologiques. J’aimerais souligner que Philippe, roi des Belges, et son fils aîné ont assisté depuis Kourou au lancement de la fusée Ariane. Le souverain belge est féru de sciences et breveté pilote de chasse. Par ailleurs, la Belgique possède une intéressante industrie aérospatiale.
La phase solide de la glace est favorisée par la pression qui n’est donc pas une des causes de la liquéfaction en profondeur. Outre les effets de marée dus à la proximité de la masse énorme de Jupiter et à l’excentricité des orbites des lunes, par exemple, 0,009 pour Europa (la puissance thermique est proportionnelle au carré de l’excentricité et serait nulle pour une orbite circulaire), c’est aussi la chaleur de la forte radioactivité (impliquant des débits de dose de plusieurs rem à plus de 500 rem par jour pour Europa) des noyaux rocheux et métalliques des lunes qui fait fondre cette glace à leur contact. Cette forte radioactivité serait, d’autre part, un obstacle au maintien d’une vie dans ces océans isolés de la surface froide des lunes par des kilomètres de glace.
@CHRISTOPHE DE REYFF
Comment expliquer cette radioactivité ?
Situation normale ou particulière pour ce genre de planète ?
Toutes les masses planétaires (et satellites) comprennent des éléments lourds, instables (thorium 232, potassium 40, Uranium 238). C’est leur radioactivité constante qui génère une bonne partie de la chaleur à l’intérieur de ces astres (y compris la Terre). Ces éléments n’existaient pas au début de l’histoire de l’Univers. Ils ont été créés au sein des étoiles massives et ont été expulsés lors de leur mort (supernovae) et se sont mélangés au gaz des éléments légers (hydrogène, hélium) au sein des nuages de poussière et de gaz contenus par les galaxies. De temps en temps un de ces nuages se concentre et un nouveau système planétaire nait.
En effet, sur Terre, la chaleur due à la radioactivité représente une puissance de 44,2 TW, alors que celle dissipée par les effets de marée de la Lune et du Soleil est d’environ 12 TW. Mais à la surface du globe on ne reçoit en moyenne que moins de 0,1 W/m^2, précisément 87 mW/m^2. Du fait du gradient de température de 30 °/km, le centre la Terre pourrait avoir une température de plus de 6’700 °C !
L’ordre d’importance des 5 isotopes dans l’apport de chaleur est le Th232, l’U238, l’U235 et le K40, non pas par unité de masse d’isotope, mais par unité de masse de roche (les abondances isotopiques corrigeant l’ordre des chaleurs effectives par unité de masse d’isotope : U235, U238, K40 et Th232).
Dans les lunes de Jupiter, il reste encore à préciser la part due à l’effet de marée et celle due à la radioactivité. Pour Encelade, une lune de Saturne, une étude de 2008 donne 0,3 GW pour l’effet radiogénique et seulement 0,02 GW pour l’effet de marée. Mais, pour Io, la plus proche de Jupiter des quatre lunes galiléennes, l’effet de marée est énorme, provoquant jusqu’à 100 m de renflement du sol et causant une chaleur de estimée en 2004 à près de 130 TW de puissance, de quoi entretenir le fort volcanisme observé. Sur Terre le renflement du sol par effet de marée est de l’ordre de 30 cm en plus ou en moins, soit en moyenne 55 cm d’amplitude !
Il y a encore d’autres causes à la chaleur interne d’un astre.
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Une première cause est l’énergie cinétique initiale qui lors de l’accrétion de l’astre, s’est transformée en partie en chaleur (une partie a eu un effet métamorphique). Cette chaleur se conserve très longtemps dans une masse close (certainement jusqu’à nos jours dans une masse importante comme la Terre). Elle rayonne certes à l’extérieur de l’astre (d’autant plus que la différence de températures est importante) mais elle est aussi contenue par les différentes couches de matière qui le constitue.
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La densité résultant de la pression, elle-même générée par la force de gravité résultant de la masse, génère également de la chaleur, par frottements ou tensions réciproques des éléments qui constituent cette masse. Ceci d’autant plus que, du fait de la gravité et de la fuidité due à l’énergie cinétique, des zones se définissent à l’intérieur des astres en formation, en fonction de la densité des éléments qui les constituent. In fine l’écorce terrestre essentiellement constituée de silicates flotte sur un manteau plus dense qu’elle, constitué de matières basaltiques. Le manteau est à son tour moins dense que le noyau constitué dans le cas de la Terre, de fer (80%) et de métaux sidérophiles. Les différences de densité entre couches définissent des zones de ruptures qui sont l’occasion de frictions.
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Dans le manteau, relativement fluide, la chaleur provoque des mouvements de convection qui vont à un moment ou l’autre faire bouger l’écorce, la casser si elle n’est pas trop épaisse et provoquer du volcanisme et une tectonique des plaques si la fluidité de la croûte est suffisante et si elle n’est pas trop épaisse.
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Les planètes sont des êtres vivants et ils le sont plus ou moins selon leurs composants, leur masse et leur âge (outre bien sûr leur distance aux autres astres qui peuvent exercer des effets de marée).
En effet, pour la Terre, actuellement 20% de sa chaleur interne est due au reste de l’accrétion, mais 80% est due à la radioactivité. La proportion était certainement inverse dans le jeune âge de la Terre. Pour les lunes du Système solaire, de taille bien plus petite, il est probable que ces valeurs soient encore plus extrêmes, les restes de leur accrétion initiale ne représentant plus qu’une portion congrue alors que la radioactivité continue de les réchauffer.
Pouvez vous expliquer les pôles magnétiques ainsi que leurs rôles dans ces mouvements tectoniques, si il y en a un.
Inversion des pôles magnétiques plus fréquents qu’imaginé et pas anodins pour la civilisation?
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Sur les 4,6 milliards d’années d’existence de notre planète, son champ magnétique s’est régulièrement inversé, l’un des pôles magnétiques cédant sa place à l’autre, et certaines études suggèrent qu’une nouvelle permutation pourrait se profiler à l’horizon géologique. Bien qu’il serait excessif de craindre une apocalypse géomagnétique, une inversion du champ magnétique pourrait tout de même avoir diverses conséquences dommageables allant d’une exposition aux radiations plus intense à des perturbations technologiques, c’est pourquoi la compréhension de cette histoire magnétique dépasse la simple curiosité scientifique. (À lire : Les pôles magnétiques de la Terre vont s’inverser, mais nous survivrons.)
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L’unique autre période affichant un nombre similaire d’inversions est l’Édiacarien, il y a 550 à 560 millions d’années, et elle coïncide étrangement avec une extinction massive, souligne Meert. Les études suggèrent que le champ magnétique chancelant de l’Édiacarien était extrêmement faible, ce qui aurait pu exposer les formes primitives de vie sur Terre à des conditions critiques en surface.
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https://www.nationalgeographic.fr/sciences/2019/10/le-champ-magnetique-de-la-terre-sinverse-plus-souvent-quon-ne-le-pensait
https://www.futura-sciences.com/sciences/questions-reponses/observation-terre-champ-magnetique-terrestre-inverse-t-il-14844/
Je crois qu’il y a eu d’autres facteurs qui ont joué pour l’extinction de masse de la fin de l’Ediacarien. Notamment et surtout le fait que la faune du Cambrien, qui a suivi, était armée et prédatrice. En face d’elle les vendobiontes (et autres représentant de la première faune) étaient totalement incapable de se protéger…Mais nous sommes très loin de JUICE. On parlera une autre fois des extinctions de masse.
Pourquoi pas des extinctions de masse, mais je voulais parler de l’aspect géologique et magnétique avant tout, qui est aussi lié aux aspects gravitationnels.
Merci pour cet intéressant blog, également avec la contribution passionnante de M.De Reyff en particulier (ainsi que les autres contributeurs).
Merci pour cet article exhaustif mais suffisamment concis pour qu’on le lise intégralement.
Juste une question. Beaucoup de scientifiques, vous, entre autres, parlent de l’effet de marée dû à la présence de Jupiter. Or, tous ces satellites ont une rotation synchrone avec leur révolution. C’est donc toujours leur même face qui est orientée vers Jupiter. Dans ce cas, comment cette dernière peut-elle induire des marées. Quant au Soleil, il est beaucoup trop éloigné pour que sa participation à un éventuel effet de marée soit mesurable. S’il y a des marées sur ces lunes, elles doivent être très loin des coefficients de 119 connus en Bretagne.
Merci Monsieur Louis pour votre aimable message.
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L’effet de marée ne déclenche…des marées visibles (qui se déplacent) que si la force de rotation de l’astre qui le subit le plus fortement (en fait les deux astres principalement concernés le subissent réciproquement) peut encore le contrarier un peu. Dans ce cas, le renflement causé dans le globe (ou plus exactement l’étirement du globe en une masse oblongue vers le point d’attraction) se déplace tout autour du volume de ce globe.
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Dans le cas d’une force de marée très forte, comme celle que subit Mercure par le Soleil, ou la Lune par la Terre, il y a blocage total. La Lune est bloquée par rapport à la Terre à laquelle elle présente toujours la même face et elle est bien bloquée par force de marée.
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L’effet de la Lune sur la Terre a été un ralentissement progressif. Suite à l’impact du planétoïde (ou de la planète naine) Théia, une douzaine de millions d’années après l’accrétion de la Terre, la Lune s’est formée avec les éjectats de l’impact qui n’avaient pu être absorbés par la masse terrestre. Au début, juste après accrétion, la Lune ne devait pas être à plus d’une vingtaine de milliers de km de la Terre et les jours terrestres n’excédaient pas quelques heures (moins de 10 heures). La Lune tournait encore sur elle-même (comme tout astre puisqu’il se forme par accrétion). Petit à petit elle s’est stabilisée jusqu’à s’arréter et en même temps elle a ralenti la Terre jusqu’à des jours (chez nous) de 24 heures.
Comme je l’ai écrit ci-dessus, c’est l’excentricité des orbites des lunes qui sont cause de l’effet de marée. Si l’orbite était circulaire, vous auriez raison, les lunes ayant une rotation synchrone avec leur révolution, il n’y aurait aucun effet de marée et donc pas d’échauffement. Sur Io l’effet de marée induit des variations de hauteur de 100 m.
Je ne comprends pas, cher Monsieur. Pour moi, l’effet de marée résulte simplement pour chaque astre de la force de gravité exercé l’un sur l’autre. Dans une rotation synchrone avec la révolution (cas de la Lune avec la Terre) il y a bien force de marée, avec effet réciproque, sur la Terre et sur la Lune.
Oui, mais pour la Lune l’accroissement d’énergie (gravitationelle) transmise par la Terre (qui perd de l’énergie de rotation) provoque son éloignement de la Terre (3,8 cm par an) et donc aussi une diminution de sa vitesse orbitale.
Pour la Terre, la friction des marées ralentit sa rotation de 2 ms par jour et par siècle. Les 12 TW dissipés le sont sous forme de chaleur au fond des mers. Mais le moment cinétique du système Terr-Lune se conservé.
Dans le cas de Io, elle se déforme vraiment de façon cyclique. L’équation qui donne la dissipation contient l’excentricité (au carré). Si elle est nulle, il y a certes une déformation fixe, stable et pas de dissipation. C’est quasiment le cas de la Lune qui a une forme de poire maintenant acquise. La Terre ne l’échauffe quasiment plus à l’intérieur.
On trouve ici l’équation qui donne la dissipation de chaleur par effet de marée :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Réchauffement_par_effet_de_marée
Vous avez bien sûr raison, l’effet de marée sur la Lune, dû à la Terre, est encore présent, mais de l’ordre d’une amplitude de 10 cm tous les 27,3 jours, du fait que l’excentricité de l’orbite lunaire est non nulle (libration). Ce qui peut entraîner des séismes lunaires qui ont été enregistrés. Le diamètre équatorial de la Lune est plus grand de près de 3 km que son diamètre polaire, un souvenir de l’élongation acquise en forme de sphéroïde lorsque la jeune Lune était bien plus proche de la Terre et encore malléable. Donc plus rien voir avec le vrai « supplice » que subit Io touts les 42,5 heures avec une élongation oscillante de 100 m, de quoi fortement l’échauffer et stimuler son volcanisme.
.” JUICE rencontrera-t-elle un Monolithe ?” Même si un tel monolithe existait, JUICE passerait probablement à proximité sans même s’en rendre compte (sauf si par chance une caméra était alors active et orientée dans la bonne direction). C’est la grande différence entre missions robotiques et “habitées”. Les premières ne reconnaissent et détectent que ce pourquoi elle sont été programmées. Il faut des êtres humains pour appréhender l’inattendu (ex: la découverte géologique inattendue faite par Jack Schmitt sur la Lune dans le cadre de la mission Apollo 17, une sonde automatique ne l’aurait pas faite),
Cela dit, il est fort peu probable que quoi que ce soit ressemblant au monolithe de “2001 L’Odyssée de l’espace” existe. Arthur C. Clarke est un formidable conteur de Science-fiction, mais on ne peut pas dire que ses romans se soient révélés très visionnaires (à voir comment on stagne encore dans le domaine spatial, plus de 20 ans après 2001)!
Ma remarque n’était pas faite pour être prise au sérieux mais pour ajouter une petite pointe de mystère à mon
article. Comme je disais après l’avoir faite, “on peut rêver!”
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Ceci dit, avouons que nous ne savons toujours pas grand chose de cet Univers dont nous sommes une poussière infime, et surtout s’il y a une autre vie ailleurs et si nous pourrions en rencontrer l’expression ou au moins communiquer avec elle. Même si cela est très improbable, nous pourrions un jour être surpris et j’aimerais beaucoup qu’on le soit même si je suis extrêmement sceptique sur la possibilité d’autres intelligences ailleurs…Mais on est hors du sujet de cet article.
Merci, j’avais bien compris que que cette remarque n’était pas à “prendre au sérieux” (!) et mon commentaire n’était nullement une critique. J’ai juste voulu rebondir sur cette phrase pour souligner deux observations qui, elles, me semblent “sérieuses” et tout-à-fait dans le sujet de l’article de ce jour (et que je pensais que vous partageriez): 1/ la différence fondamentale entre ce que l’on peut attendre en matière d’inconnu entre missions robotiques et habitées, 2/ le fait que la “conquête de l’espace” est considérablement en retard par rapport à ce que l’on pouvait imaginer encore dans les années 1960-70; Arthur C. Clarke pensait (il l’a dit) être réaliste dans ses projections des technologies spatiales humaines (on mettra de côté ici celles des extra-terrestres) au tout début du 21ème siècle lorsqu’il a écrit son roman.
Excusez-moi, je n’avais pas compris.
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Vous avez tout à fait raison. Je crois que l’homme occidental a pris peur. En fait nous sommes entrés dans une période de protection excessive de l’individu (le “social”), jusqu’à l’absurde (dû peut-être à la féminisation de la société?). Nous n’avons plus voulu consacrer trop d’argent pour la réalisation de ce rêve et nous avons pris un luxe de précautions.
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Cette frilosité n’est pas partagée par toute les cultures, notamment celle des Chinois mais ceux-ci ont dû entreprendre de combler un retard technologique considérable.
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En Europe on a suivi la même évolution qu’aux États-Unis, aggravée par le fait qu’on s’est toujours moqué des cowboys américains, des adolescents qui se laissaient inspirer par la science-fiction.
Je pense que notre stagnation dans le domaine spatial est due essentiellement à notre pauvreté, au manque d’argent, de moyens industriels voire d’ingénieurs et même de connaissances (combustibles, propulsion nucléaire: aller vite créerait plus de désir) pour construire des vaisseaux de grande taille, des stations durables susceptibles d’autarcie, de créer des façons d’y survivre. Un peu de motivation. S’aider de l’IA? Il nous faut grandir, acquérir plus de moyens et cela ne peut se faire qu’en accédant aux minerais de la lune, de mars, des astéroïdes. On n’y est pas encore! Il reste des choix difficiles. Ce qu’on dépense pour la conquête spatiale ne peut l’être pour nourrir les affamés, se construire de super-villas ou de grosses bagnoles. Avons-nous besoin d’avoir le couteau sur la gorge pour faire les bons choix? Ceux-ci sont durs mais, un jour on constatera qu’il aurait mieux valu ne pas se tromper