Lunes de Jupiter : une nouvelle étude révèle l’origine primordiale du contraste entre Io et Europe

Alors que la lune la plus volcanique du Système solaire apparaît complètement sèche, dépourvue de glaces d’eau, sa voisine Europe cacherait sous sa croûte glacée un océan global d’eau liquide. Une nouvelle étude internationale montre que ce contraste spectaculaire ne résulte pas d’une évolution tardive, mais qu’il est inscrit dès la naissance de ces lunes, dans les conditions mêmes de leur formation autour de Jupiter.

Depuis les premières missions d’exploration du système jovien à la fin des années 1970, les scientifiques savent que les lunes de Jupiter présentent des caractéristiques très contrastées. Parmi elles, Io et Europe offrent l’exemple le plus frappant. Io est un monde sec et intensément volcanique, totalement dépourvu d’eau, tandis qu’Europe est au contraire riche en glace et pourrait abriter, sous sa surface, un vaste océan d’eau liquide.

Comment expliquer une telle différence entre deux lunes voisines ?

Deux grandes hypothèses ont longtemps été avancées. Selon la première¹, les conditions extrêmes qui régnaient près de Jupiter au moment de la formation des lunes auraient empêché la glace d’eau de se former, privant Io de ce composant essentiel. La seconde suggère qu’Io et Europe seraient nées avec des quantités d’eau comparables, mais qu’Io aurait ensuite perdu l’essentiel de ses volatiles au fil du temps, sous l’effet de processus d’échappement et d’érosion².

Pour mettre à l’épreuve ce second scénario, une équipe interdisciplinaire réunissant des chercheurs de l’Institut Origines et du Laboratoire d’astrophysique de Marseille (Aix Marseille Université, CNRS), ainsi que du Southwest Research Institute (États-Unis), a retracé l’évolution des toutes premières phases de Io et d’Europe. Les scientifiques ont supposé que l’eau de ces lunes provenait de minéraux hydratés incorporés lors de leur accrétion³. À l’aide d’un modèle numérique avancé, les scientifiques ont couplé l’évolution thermique interne des lunes aux mécanismes d’échappement atmosphérique, en prenant en compte toutes les sources de chaleur majeures à l’œuvre dans le jeune système jovien : accrétion, radioactivité, marées et rayonnement intense de Jupiter.

Les simulations sont sans appel. Dans la quasi-totalité des scénarios testés, Europe conserve l’essentiel de ses volatiles, tandis que Io parvient difficilement à perdre une quantité significative d’eau, y compris dans les conditions les plus favorables à l’échappement atmosphérique⁴. Ces résultats indiquent que Io s’est très probablement formée à partir de matériaux initialement secs, pauvres en minéraux hydratés. Le contraste de composition observé aujourd’hui entre Io et Europe ne serait donc pas le produit d’une évolution ultérieure, mais l’héritage direct des conditions régnant dans l’environnement primordial de Jupiter au moment de la formation de ses lunes (Figure 1).

Ces conclusions bousculent l’idée selon laquelle la densité élevée de Io résulterait d’une perte massive de volatiles après sa formation. Elles indiquent au contraire que le contraste saisissant entre Io et Europe est d’origine primordiale, gravé dès les toutes premières étapes de leur formation autour de Jupiter.

Dès 2031, les missions JUICE et Europa Clipper apporteront les données clés pour trancher. En sondant les panaches et la composition isotopique de l’eau, elles révéleront l’empreinte laissée par la formation des lunes glacées de Jupiter.