Regardons de plus près les étranges volcans d'Io

Un montage de Jupiter et de sa lune volcanique Io, réalisé lors de la navette spatiale New Horizons - en route vers Pluton - au début de 2007. Notez le panache volcanique au-dessus de la surface assombrie de Io. Image via la NASA / Laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins / Institut de recherche du Sud-ouest / Centre de vol spatial Goddard / Cosmos.

Lorsque nous entendons parler de volcans, nous avons naturellement tendance à penser à certains des plus célèbres de la Terre, notamment les volcans hawaïens, Krakatoa ou le mont St. Helens. La Terre est un lieu très actif sur le plan volcanique. Cependant, ce n'est pas le plus actif du système solaire. Ce serait la lune de Jupiter Io.

Sur Terre, nous avons appris l'existence des volcans d'Io il y a près de 40 ans, lorsque le vaisseau spatial Voyager 1 de la NASA a survolé cette lune jovienne. Les scientifiques ont maintenant terminé un nouveau rapport complet sur les volcans d'Io, publié pour la première fois dans The Astrophysical Journal le 21 juin 2019, sur la base d'observations basées au sol. Le rapport couvre cinq années d'observation de 2013 à 2018, en utilisant une instrumentation avancée sur les télescopes Keck et Gemini.

Les scientifiques savaient déjà à quel point Io est volcaniquement actif. Sa surface est parsemée de centaines de volcans actifs, malgré la petite taille de sa lune et son emplacement sur l'orbite de Jupiter, beaucoup plus éloignée du soleil que la Terre, dans une partie beaucoup plus froide du système solaire. La nouvelle étude montre, encore une fois, que Io est essentiellement en éruption continue et qu'elle révèle également de nouveaux mystères. En d'autres termes, près de 40 ans après la découverte capitale de Voyager 1, les volcans d'Io ne se comportent pas exactement comme prévu par les scientifiques.

Par exemple, il y a des volcans aux «mauvais» endroits, les éruptions les plus importantes se limitant généralement à un seul hémisphère sur Io. Et Loki Patera - une caldera de 12 000 km2 remplie de lave et du volcan le plus actif de Io - est une énigme en soi.

Le satellite Galileo de la NASA a obtenu cette vue d’Io le 19 septembre 1997 à une distance de plus de 500 000 km (310 000 milles). Sur cette image, les dépôts de givre de dioxyde de soufre apparaissent dans les teintes blanches et grises, tandis que les teintes jaunâtres et brunâtres sont probablement dues à d’autres matières sulfureuses. Les matériaux rouge vif et les taches sombres faiblement lumineuses marquent les zones d'activité volcanique récente et sont généralement associés à des températures élevées et à des modifications de la surface. Image via NASA / JPL / Université de l'Arizona / Sci-News.com.

Un volcan en éruption sur Io, vu par la sonde spatiale Galileo de la NASA en novembre 1997. Image via NASA / JPL / Université de l'Arizona / NASA Science | Exploration du système solaire.

Les types d'éruptions qui se produisent actuellement sur Io sont également considérés comme similaires à ceux de la Terre quand il était beaucoup plus jeune. Ashley Davies, volcanologue au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, a déclaré simplement:

C'est une fenêtre sur le passé de la Terre.

Loki Patera, source de 10% de la chaleur dégagée par Io, présente un étrange schéma d’éclaircissement et de gradation. Le modèle a été trouvé en combinant les anciennes et les nouvelles données et se répète environ tous les 460 à 480 jours, ce qui est cohérent avec les variations répétées de l'orbite elliptique de Io. Mais le schéma n'est pas toujours cohérent. Une éruption était prévue pour mai 2018 et cela s'est produit, mais les scientifiques ont ensuite prédit une autre grande éruption en septembre de cette année. Cette éruption est arrivée tôt, début juillet, pour se terminer quelques jours plus tard. Comme l'a noté Julie Rathbun, scientifique à l'Institut des sciences planétaires:

Nous devons cesser de nommer des fonctionnalités d'après les dieux du filou!

Les scientifiques ne savent pas encore pourquoi Loki Patera éclaircit et assombrit de la même façon, mais cela peut avoir un rapport avec un lac de lave qui se régénère à proximité. Lorsque certaines parties du lac de lave se refroidissent, elles s’enfouissent sous la surface, ce qui déclenche peut-être une vague progressive et radicale observée à la surface. Wow… oui?

Un autre mystère est de savoir pourquoi les plus grandes éruptions ont tendance à se produire sur l'hémisphère arrière de Io, alors qu'il tourne autour de Jupiter. Pourquoi cette disparité?

Io est juste un peu plus grand que notre lune et notre Europe. Image via le pendule de Galilée.

En outre, des modèles informatiques ont prédit que les volcans d'Io devraient être concentrés soit près des pôles, soit près de l'équateur. Mais ce n'est pas ce que l'on voit et il existe donc un décalage inexpliqué.

Les scientifiques ne savent toujours pas à quoi ressemble réellement le sous-sol de Io. Il a été théorisé qu'il existe un océan souterrain de magma, mais il pourrait en fait ne contenir que des poches de magma, ou même une couche d'éponge remplie de liquide.

Les éruptions volcaniques de Io peuvent également être très puissantes, un seul souffle faisant parfois doubler la luminosité de la lune. Mais cela est un autre mystère. Katherine de Kleer, scientifique au California Institute of Technology, en a vu trois en seulement deux semaines en 2013, mais rien pour les cinq prochaines années:

C'est bizarre. Où sont-ils?

La bizarrerie des volcans d'Io est une opportunité pour non seulement mieux comprendre la lune jovienne elle-même, mais aussi le volcanisme sur d'autres corps du système solaire, y compris la Terre. Alfred McEwen, géologue planétaire à l'Université de l'Arizona, a déclaré:

L'histoire de la volcanologie est que vous regardez les anciens dépôts et vous êtes perplexe. Ensuite, vous voyez qu'il y a une éruption, et ensuite vous partez, ah-ha, maintenant je comprends.

Mosaïque d'images de la région polaire sud d'Io, tirées de Voyager 1. Image via NASA / JPL / USGS / Universe Today.

Comme Io est en éruption continue, sa surface est recouverte de coulées de lave au soufre, nouvelles et anciennes, lui donnant un aspect très coloré et marbré. Cette surface n’a pas plus de deux millions d’années au maximum à un moment donné, même si Io a elle-même environ 4, 5 milliards d’années. La lune a été décrite comme se retournant de fond en comble, grâce à la puissante force de gravité de Jupiter. Les coulées de lave peuvent atteindre une température de 3 000 degrés Fahrenheit (1 650 degrés Celsius), bien que la température de surface soit en moyenne de -130 ° C (-202 ° F). En effet, Io n'a pratiquement aucune atmosphère pour piéger la chaleur, tout comme notre propre lune.

Les volcans de Io ressemblent peut-être à ceux de la Terre, mais ils semblent «danser sur leur propre air» pour ainsi dire, se comportant de manière inattendue et déroutante. Io est un endroit très étrange et étranger.

En résumé: Io est non seulement le corps le plus volcaniquement actif du système solaire, mais ses volcans comptent également parmi les plus inhabituels. Ce nouveau rapport met en lumière les mystères les plus intrigants d’Io.

Source: Activité volcanique d'Io d'après l'optique adaptative du domaine temporel Observations: 2013-2018

Via National Geographic