Des chercheurs de l’Université de Washington et de l’Université de Californie à Berkeley ont mené des expériences qui ont mesuré les limites physiques de l’existence d’eau liquide dans des mondes extraterrestres glacés. Ce mélange de géosciences et d’ingénierie a été réalisé pour faciliter la recherche de vie extraterrestre et la prochaine exploration robotique des océans sur les lunes d’autres planètes.
Les résultats ont été publiés récemment dans Rapports de Cellule Sciences Physiques.
« Plus un liquide est stable, plus il est prometteur pour l’habitabilité », a déclaré l’auteur co-correspondant Baptiste Journaux, professeur adjoint par intérim de sciences de la Terre et de l’espace à l’UW. « Nos résultats montrent que les liquides froids, salés et à haute pression trouvés dans l’océan profond des lunes d’autres planètes peuvent rester liquides à une température beaucoup plus froide qu’ils ne le feraient à des pressions plus basses. Cela étend la gamme d’habitats possibles sur les lunes glacées, et nous permettra de déterminer où nous devrions rechercher des biosignatures ou des signes de vie. »
Les lunes glacées de Jupiter et de Saturne, dont Europe, Ganymède et Titan, sont les principaux candidats de notre système solaire pour héberger la vie extraterrestre. On pense que ces lunes incrustées de glace abritent d’énormes océans liquides, jusqu’à plusieurs dizaines de fois le volume des océans sur Terre.
« Malgré sa désignation de » marbre bleu « , la Terre est remarquablement sèche par rapport à ces mondes », a déclaré Journaux.
Les océans sur ces lunes peuvent contenir divers types de sels et devraient aller d’environ 100 milles de profondeur, sur Europe, à plus de 400 milles de profondeur, sur Titan.
« Nous savons que l’eau soutient la vie, mais la majeure partie des océans sur ces lunes sont probablement en dessous de zéro degré Celsius et à des pressions plus élevées que tout ce qui existe sur Terre », a déclaré Journaux. « Nous avions besoin de savoir à quel point un océan peut être froid avant de geler entièrement, y compris dans ses abysses les plus profonds. »
L’étude s’est concentrée sur l’eutectique, ou la température la plus basse à laquelle une solution salée peut rester liquide avant de geler entièrement. Le sel et l’eau en sont un exemple – l’eau salée reste liquide en dessous de la température de congélation de l’eau pure, l’une des raisons pour lesquelles les gens saupoudrent le sel sur les routes en hiver pour éviter la formation de glace.
Les expériences ont utilisé des équipements de l’UC Berkeley conçus à l’origine pour la future cryoconservation d’organes à des fins médicales et pour le stockage des aliments. Pour cette recherche, cependant, les auteurs l’ont utilisé pour simuler les conditions supposées exister sur les lunes d’autres planètes.
Journaux, scientifique planétaire et expert en physique de l’eau et des minéraux, a travaillé avec des ingénieurs de l’UC Berkeley pour tester des solutions de cinq sels différents à des pressions allant jusqu’à 3 000 fois la pression atmosphérique, soit 300 mégapascals, soit environ trois fois la pression dans la fosse océanique la plus profonde de la Terre. .
« Connaître la température la plus basse possible pour que l’eau salée reste liquide à haute pression est essentielle pour comprendre comment la vie extraterrestre pourrait exister et prospérer dans les océans profonds de ces mondes océaniques glacés », a déclaré l’auteur co-correspondant Matthew Powell-Palm, qui a fait le travail en tant que chercheur postdoctoral à l’UC Berkeley, également co-fondateur et PDG de la société de cryoconservation BioChoric, Inc.
Journaux a récemment commencé à travailler avec l’équipe de la mission Dragonfly de la NASA, qui enverra un giravion en 2027 sur la plus grande lune de Saturne, Titan. La NASA dirige également la mission Europa Clipper en 2024 pour explorer Europa, l’une des nombreuses lunes en orbite autour de Jupiter. Pendant ce temps, l’Agence spatiale européenne enverra en 2023 son vaisseau spatial JUICE, ou Jupiter Icy Moons Explorer, pour explorer trois des plus grandes lunes de Jupiter : Ganymède, Callisto et Europe.
« Les nouvelles données obtenues à partir de cette étude peuvent aider les chercheurs à mieux comprendre les processus géologiques complexes observés dans ces mondes océaniques glacés », a déclaré Journaux.
Brooke Chang et al, sur la dépendance à la pression des eutectiques aqueux salés, Rapports de cellule Sciences physiques (2022). DOI : 10.1016/j.xcrp.2022.100856