Ganymède, la plus grosse lune de Jupiter, abrite sous sa croûte glacée le plus grand océan d'eau liquide du système solaire. Pour comprendre sa formation et sa composition interne, il faut déchiffrer les indices présents à sa surface. Le télescope spatial James Webb révèle de nouveaux détails sur la texture et la nature des constituants de la surface de Ganymède.
Ganymède en premier plan. Image d'illustration Pixabay
Les spectres obtenus aux longueurs d'onde infrarouges par les instruments NIRSpecet MIRI confirment que la surface est assez rugueuse et que ses premiers micromètres d'épaisseur sont globalement poreux et principalement constitués de glace d'eau cristalline. Les régions polaires sont recouvertes de davantage de glace d'eau, notamment sous forme amorphe, une phase dans laquelle les molécules de H
2O sont désordonnées.
Ces propriétés particulières de la glace polaire pourraient s'expliquer par le bombardement de particules provenant de la magnétosphère de Jupiter, plus intense aux pôles qu'à l'équateur en raison du champ magnétique de Ganymède. Ce bombardement provoque aussi la décomposition de H
2O et la formation de nouvelles molécules, tel que le peroxyde d'hydrogène (H
2O
2), détecté pour la première fois dans les régions polaires. Sur la face arrière de Ganymède, les terrains situés au bord du levant semblent recouverts d'un givre matinal, se sublimant au cours de la journée. Enfin, du dioxyde de carbone (CO
2) semble être piégé à la surface dans des minéraux ou des sels aux basses latitudes, et dans de la glace d'eau aux hautes latitudes. Il pourrait être produit par la décomposition de molécules organiques.
Ainsi, malgré les faibles températures qui y règnent, entre -180 et -110°C, et l'absence d'une atmosphère épaisse, la surface de Ganymède connaît des transformations chimiques et peut-être des variations diurnes. Ces informations contribueront à optimiser les opérations de la sonde spatiale JUICE de l'agence spatiale européenne (ESA) qui se placera en orbite autour de Ganymède en 2034.
Exemples de cartes des propriétés de la glace d'eau (H2O) et du dioxyde de carbone (CO2) à la surface de Ganymède. Elles ont été réalisées grâce aux données de l'instrument NIRSpec équipant le télescope spatial James Webb.
© Bockelée-Morvan et al., 2023
Référence:
D. Bockelée-Morvan et al.,
Composition and thermal properties of Ganymede's surface from JWST/NIRSpec and MIRI observations, A&A, 2023.
Samantha K. Trumbo
et al.,
Hydrogen peroxide at the poles of Ganymede.
Sci. Adv.9,eadg3724(2023).