La découverte d’une forme inconnue d’eau salée gelée pourrait résoudre un mystère lié aux lunes couvertes de glace du système solaire, qui présentent d’étranges signatures chimiques. Les atomes qui composent l’eau salée gelée sur des satellites comme Europe, la lune de Jupiter, par exemple, s’organisent en structures jamais identifiées auparavant, qui ont une proportion d’eau beaucoup plus élevée que les molécules de sel, lorsqu’ils sont soumis à des pressions et des températures différentes de celles de la terre.
Une équipe internationale de scientifiques dirigée par l’Université de Washington aux États-Unis a découvert une nouvelle combinaison de deux des substances les plus courantes sur Terre : l’eau et le chlorure de sodium (sel). La nouvelle forme de glace saléecréé dans un laboratoire sur notre planète, pourrait se développer à la surface et au fond des océans profonds existants sur les mondes glacés et les lunes du système solaire.
Une signature chimique inconnue
La nouvelle étude, récemment publiée dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS), force un mises à jour des formes connues d’eau salée gelée, le premier « depuis plus de 150 ans », selon les chercheurs eux-mêmes dans l’article scientifique. Les images aux rayons X permettent de déterminer la position des atomes individuels dans la nouvelle structure, qui présente en fait deux variétés hyperhydratées: l’un d’eux a 2 molécules de chlorure de sodium pour 17 molécules d’eau, tandis que la seconde composition montre une seule molécule de chlorure de sodium pour 13 molécules d’eau.
Ce nouveau type de verre solidequi se forme lorsque l’eau et le sel se combinent dans des conditions froides et à haute pression, pourrait expliquer le mystère des étranges signatures chimiques présentes sur les surfaces lunaires glacées comme Europe, Ganymède et Callisto (Jupiter) ou Titan et Encelade (Saturne), parmi d’autres exemples du système solaire. Les chercheurs pensent que la nouvelle substance pourrait se former à la surface et au fond des océans qui composent ces mystérieux mondes glacés.
La nouvelle variété de glace salée, ayant une proportion d’eau beaucoup plus élevée que les structures trouvées naturellement sur Terrepourrait expliquer, par exemple, la composition des étranges lignes rouges qui se croisent à la surface de l’Europeune des lunes de Jupiter.
Jusqu’à présent, les scientifiques n’ont pas été en mesure de comprendre sa signature chimique, car elle n’est liée à aucune substance identifiée à ce jour sur notre planète. Résoudre le mystère serait crucial pour déterminer les conditions d’habitabilité de ces mondes glacés, considéré parmi les candidats les plus plausibles pour le développement d’une certaine forme de vie extraterrestre.
Aussi en Antarctique ?
Bien que les éléments présents dans ces mondes glacés soient communs sur Terre et largement connus de la science, comme l’eau et le sel, ils se produisent dans ces contextes dans des conditions très exotiques. En laboratoire, les scientifiques ont créé des environnements similaires dans lesquels les basses températures et les hautes pressions pourraient être comparées aux environnements existants dans les lunes glacées.
Selon un communiqué de presse, l’expérience consistait à comprimer une petite quantité d’eau salée entre deux diamants de la taille d’un grain de sable, « pressant » le liquide jusqu’à 25 000 fois la pression atmosphérique standard. Les diamants transparents ont permis à l’équipe de spécialistes d’observer le processus au microscope. Une fois les hydrates nouvellement découverts formés, l’une des deux structures est restée stable même après la libération de la pression.
La stabilité de la nouvelle variété d’eau salée congelée a été maintenue jusqu’à une température d’environ 50 degrés Celsius en dessous de zéro. En plus de vérifier que, dans ces conditions, il pourrait être présent sur les lunes glacées du système solaire, les chercheurs pensent également que la nouvelle variété de glace salée pourrait être trouvée sur Terredans certains lacs de l’Antarctique qui seraient exposés à ces températures.
Référence
Sur l’identification des hydrates de chlorure de sodium hyperhydratés, stables dans des conditions de lune glacée. Baptiste Journaux, Michael Hanfland et al. PNAS (2023). DOI : https://doi.org/10.1073/pnas.2217125120