Un nouveau regard sur la façon dont les produits chimiques sur la lune de Jupiter Europa pourraient réagir ensemble pourrait fournir un nouvel aperçu de la façon dont les réactions chimiques pourraient se produire dans la croûte glacée de la lune, malgré des températures glaciales. Parce que la réaction se produit sans l'aide de rayonnement, elle pourrait avoir lieu à travers l'épaisse couche de glace d'Europa. Si cela se produit, cela remanierait la réflexion actuelle sur la chimie et la géologie de cette lune et peut-être d'autres.
Europa a des températures autour de 86 à 130 Kelvin (moins 300 à moins 225 degrés Fahrenheit), et dans ces conditions extrêmement froides, la plupart des réactions chimiques nécessitent une infusion d'énergie provenant du rayonnement ou de la lumière. Sur Europa, l'énergie provient des particules des ceintures de rayonnement de Jupiter. Parce que la plupart de ces particules ne pénètrent que quelques fractions de pouce dans la surface, les modèles de chimie d'Europa s'arrêtent généralement là.
"Lorsque les gens parlent de chimie sur Europa, ils parlent généralement de réactions qui sont provoquées par les radiations", explique Reggie Hudson, scientifique de Goddard. "Une fois que vous êtes sous la surface d'Europa, il fait froid et solide, et vous ne vous attendez normalement pas à ce que les choses se produisent très rapidement dans ces conditions", a déclaré Reggie Hudson, du NASA Goddard’s Astrochemistry Laboratory.
"Mais avec la chimie que nous décrivons", a déclaré Mark Loeffler, qui est le premier auteur du document publié dans Geophysical Research Letters, "vous pourriez avoir de la glace de 10 ou 100 mètres [environ 33 ou 330 pieds] d'épaisseur, et si elle contient du soufre du dioxyde mélangé, vous allez avoir une réaction. "
La spectroscopie montre qu'il y a du soufre dans la glace d'Europe, et les astronomes pensent qu'il provient des volcans de la lune Io de Jupiter, puis s'ionise et est transporté en Europe, où il est intégré dans la glace. Mais à l'origine, les astronomes pensaient que peu de réactions pouvaient se produire entre la glace d'eau et le soufre.
Loeffler et Hudson ont pulvérisé de la vapeur d'eau et du dioxyde de soufre sur des miroirs d'un quart de la taille d'une chambre à vide poussé. Parce que les miroirs ont été maintenus à environ 50 à 100 Kelvin (environ moins 370 à moins 280 degrés Fahrenheit), les gaz se sont immédiatement condensés sous forme de glace. Au cours de la réaction, les chercheurs ont utilisé la spectroscopie infrarouge pour observer la diminution des concentrations d'eau et de dioxyde de soufre et l'augmentation des concentrations d'ions positifs et négatifs générées.
Même avec les températures extrêmement froides, les molécules ont réagi rapidement sous leurs formes glaciales. "À 130 Kelvin [environ moins 225 degrés Fahrenheit], ce qui représente la fin chaude des températures attendues sur Europa, cette réaction est essentiellement instantanée", a déclaré Loeffler. «À 100 Kelvin, vous pouvez saturer la réaction après une demi-journée à une journée. Si cela ne semble pas rapide, rappelez-vous que sur des échelles de temps géologiques - des milliards d'années - un jour est plus rapide qu'un clin d'œil. "
Pour tester la réaction, les chercheurs ont ajouté du dioxyde de carbone congelé, également connu sous le nom de glace sèche, qui se trouve couramment sur les corps glacés, y compris Europa. "Si le dioxyde de carbone gelé avait bloqué la réaction, nous ne serions pas aussi intéressés", a déclaré Hudson, "car alors la réaction ne serait probablement pas pertinente pour la chimie d'Europe. Ce serait une curiosité de laboratoire. » Mais la réaction s'est poursuivie, ce qui signifie qu'elle pourrait être importante sur Europa ainsi que sur Ganymède et Callisto, deux autres lunes de Jupiter et d'autres endroits où de l'eau et du dioxyde de soufre sont présents.
La réaction a converti un quart à près d'un tiers du dioxyde de soufre en différents produits. "Il s'agit d'un rendement étonnamment élevé pour cette réaction chimique", a déclaré Loeffler. "Nous aurions été satisfaits de 5%."
De plus, les ions positifs et négatifs produits réagiront avec d’autres molécules. Cela pourrait conduire à une chimie intrigante, notamment parce que le bisulfite, un type d'ion soufre, et certains autres produits de cette réaction sont suffisamment stables aux réfractaires pour durer un certain temps.
Cette nouvelle découverte incitera certainement de nouvelles observations à distance d'Europa pour voir si des preuves de produits basés sur la réaction peuvent être trouvées.
Source: JPL
