Depuis que la mission Voyager a envoyé des images de la lune de Jupiter, Io, crachant de la matière dans l’espace, nous avons progressivement dressé une image plus claire de l’activité volcanique de Io. Il est progressivement devenu évident que Io, qui est un peu plus petit que Mercure, est le corps volcanique le plus actif du système solaire, toute cette activité étant motivée par la tension gravitationnelle provoquée par Jupiter et ses trois autres lunes géantes. Il y a tellement de volcanisme que sa surface a été complètement remodelée, sans aucun signe de cratère d’impact.
Quelques détails supplémentaires sur sa violence ont été révélés cette semaine, avec la publication de nouvelles images des caractéristiques de la lune, notamment une île dans un lac de lave, prises par l’orbiteur Juno. Dans le même temps, l’imagerie réalisée à l’aide d’un télescope terrestre a fourni des indications selon lesquelles ce volcanisme a remodelé Io presque dès sa formation.
Lacs enflammés et vitreux
La mission de l’orbiteur Juno se concentre principalement sur l’étude de Jupiter, notamment la dynamique de ses tempêtes et sa composition interne. Mais bon nombre de ses passages orbitaux l’ont amené juste au-delà d’Io, et cette semaine, le Jet Propulsion Laboratory a publié certaines des meilleures images de ces survols. Ils incluent une photo de Loki Patera, un lac de lave contenant une île. Également en vedette : les pentes incroyablement abruptes de Io’s Steeple Mountain.
En regardant de plus près le lac, l’équipe Juno a découvert que certaines zones à l’intérieur étaient incroyablement lisses, ce qui laisse penser que du verre d’obsidienne s’était formé à la surface, où il s’était suffisamment refroidi pour se solidifier. Compte tenu du niveau de volcanisme sur Io, cela pourrait être plus répandu que celui de Loki Patera.
Les cendres volcaniques créeraient également une surface relativement lisse, et seraient probablement encore plus courantes, mais elles auraient des propriétés réfléchissantes très différentes.
Depuis combien de temps cela dure-t-il?
Mais nous n’avons pas besoin d’envoyer du matériel sur Jupiter pour en savoir plus sur Io. Une équipe basée aux États-Unis a obtenu du temps sur le réseau ALMA (Atacama Large Millimeter Array) et l’a utilisé pour enregistrer les émissions d’atomes dans l’atmosphère clairsemée d’Io. En combinant la puissance d’imagerie de nombreux télescopes plus petits dispersés sur un plateau, ALMA est capable de repérer les différences régionales en présence d’éléments spécifiques dans l’atmosphère d’Io, ainsi que d’identifier différents isotopes de ces éléments.
Que peuvent nous dire les isotopes ? Tous les atomes qui atteignent la haute atmosphère d’Io risquent d’être perdus dans l’espace. Et, en raison de leur poids atomique relatif, les isotopes plus légers ont une probabilité plus élevée d’être perdus. Ainsi, il est possible de comparer le rapport actuel des éléments dans l’atmosphère avec le rapport attendu, et nous pouvons faire des déductions sur l’histoire de la perte d’isotopes plus légers. Et comme ce matériau est rejeté dans l’atmosphère par les volcans, cela nous renseigne sur l’histoire du volcanisme.
L’équipe de recherche s’est concentrée sur deux éléments particuliers : le soufre et le chlore. Le soufre possède deux isotopes non radioactifs courants, 32Sable 34S, et le chlore, son voisin du tableau périodique, a 35Cl et 37Cl. Il existe des différences dans le rapport de ces isotopes à travers les corps du système solaire, mais ces différences sont généralement faibles. Et parce que nous pensons savoir quel type de matériau a contribué à la formation de Io, nous pouvons nous concentrer sur les ratios trouvés dans les corps ayant une origine similaire.
Le chlore pénètre dans l’atmosphère à partir des volcans principalement sous forme de sels de sodium et de potassium. Ceux-ci ont une demi-vie très courte avant d’être divisés par l’exposition à la lumière et aux radiations. Les données ALMA ont indiqué que ces deux produits chimiques étaient présents dans des régions localisées, correspondant probablement à des panaches volcaniques actifs. Les données provenant des isotopes du chlore étaient un peu bruyantes et ont donc été largement utilisées comme contrôle de cohérence pour celles obtenues à partir des isotopes du soufre.