Entre l'Europa Clipper et l'Europa Lander proposé, la NASA a clairement indiqué qu'elle avait l'intention d'envoyer une mission sur cette lune glacée de Jupiter dans la prochaine décennie. Depuis le Voyager 1 et 2 des sondes ont effectué leurs survols historiques de la lune en 1973 et 1974 - qui ont offert les premières indications d'un océan d'eau chaude à l'intérieur de la lune - les scientifiques ont hâte de culminer sous la surface et de voir ce qui s'y trouve.
À cette fin, la NASA a accordé une subvention à une équipe de chercheurs de l'Arizona State University pour construire et tester un sismomètre spécialement conçu que l'atterrisseur utiliserait pour écouter l'intérieur d'Europa. Connu sous le nom de sismomètre pour l'exploration de la subsurface d'Europe (SESE), cet appareil aidera les scientifiques à déterminer si l'intérieur d'Europa est propice à la vie.
Selon le profil de l'Europa Lander, ce microphone serait monté sur la sonde robotique. Une fois qu'il a atteint la surface de la lune, le sismomètre commencerait à collecter des informations sur l'environnement souterrain d'Europa. Cela comprendrait des données sur ses marées naturelles et les mouvements à l'intérieur de la coquille, ce qui déterminerait l'épaisseur de la surface glacée.
Cela permettrait également de déterminer si la surface a des poches d'eau - c'est-à-dire des lacs souterrains - et de voir à quelle fréquence l'eau remonte à la surface. Depuis quelque temps, les scientifiques soupçonnent que le «terrain du chaos» d’Europa serait l’endroit idéal pour rechercher des preuves de la vie. Ces caractéristiques, qui sont essentiellement un désordre de crêtes, de fissures et de plaines, seraient des endroits où l'océan souterrain interagit avec la croûte glacée.
En tant que tel, toute preuve de molécules organiques ou d'organismes biologiques serait plus facile à trouver là-bas. De plus, les astronomes ont également détecté des panaches d’eau provenant de la surface d’Europa. Ceux-ci sont également considérés comme l'un des meilleurs paris pour trouver des preuves de vie à l'intérieur. Mais avant de pouvoir les explorer directement, il est primordial de déterminer où les réservoirs d'eau se trouvent sous la glace et s'ils sont connectés à l'océan intérieur.
Et c'est là que des instruments comme le SESE entrent en jeu. Hongyu Yu est ingénieur en systèmes d'exploration à l'École d'exploration de la Terre et de l'espace de l'ASU et chef de l'équipe SESE. Comme il l'a déclaré dans un récent article de ASU Now, «Nous voulons entendre ce que Europa a à nous dire. Et cela signifie mettre une «oreille» sensible sur la surface d’Europa. »
Alors que l'idée d'un Europa Lander est encore au stade de développement du concept, la NASA travaille à développer tous les composants nécessaires à une telle mission. À ce titre, ils ont accordé à l'équipe de l'ASU une subvention pour développer et tester leur sismomètre miniature, qui ne mesure pas plus de 10 cm (4 pouces) sur un côté et pourrait facilement être installé à bord d'un atterrisseur robotique.
Plus important encore, leur sismomètre diffère des conceptions conventionnelles en ce qu'il ne repose pas sur un capteur de masse et de ressort. Une telle conception serait mal adaptée à une mission vers un autre corps de notre système solaire car elle doit être positionnée en position verticale, ce qui nécessite qu'elle soit soigneusement plantée et non perturbée. De plus, le capteur doit être placé dans un vide complet pour garantir des mesures précises.
En utilisant un système micro-électrique avec un électrolyte liquide pour un capteur, Yu et son équipe ont créé un sismomètre qui peut fonctionner dans une plus large gamme de conditions. «Notre conception évite tous ces problèmes», a-t-il déclaré. «Cette conception a une sensibilité élevée à une large gamme de vibrations et peut fonctionner à n'importe quel angle par rapport à la surface. Et si nécessaire, ils peuvent frapper fort le sol à l'atterrissage. »
Comme l'a expliqué Lenore Dai - ingénieur chimiste et directeur de l'École d'ingénierie de la matière, des transports et de l'énergie de l'ASU, la conception rend également le SESE bien adapté pour explorer des environnements extrêmes - comme la surface glacée d'Europa. "Nous sommes ravis de l'opportunité de développer des électrolytes et des polymères au-delà de leurs limites de température traditionnelles", a-t-elle déclaré. «Ce projet illustre également la collaboration entre disciplines.»
Le SESE peut également prendre un coup sans compromettre ses lectures de capteur, qui ont été testées lorsque l'équipe l'a frappé avec un marteau et a constaté qu'il fonctionnait toujours après. Selon le sismologue Edward Garnero, qui est également membre de l'équipe SESE, cela sera utile. Les atterrisseurs ont généralement six à huit pattes, prétend-il, qui pourraient être accouplées avec des sismomètres pour les transformer en instruments scientifiques.
Le fait d'avoir autant de capteurs sur l'atterrisseur donnerait aux scientifiques la possibilité de combiner des données, ce qui leur permettrait de surmonter le problème des vibrations sismiques variables enregistrées par chacun. En tant que tel, il est indispensable de garantir leur robustesse.
«Les sismomètres doivent se connecter au sol solide pour fonctionner le plus efficacement possible. Si chaque jambe porte un sismomètre, ceux-ci pourraient être poussés dans la surface lors de l'atterrissage, établissant ainsi un bon contact avec le sol. Nous pouvons également trier les signaux haute fréquence des signaux de plus grande longueur d'onde. Par exemple, de petites météorites frappant la surface pas trop loin produiraient des ondes à haute fréquence, et des marées de remorqueurs gravitationnels venant de Jupiter et des lunes voisines d’Europa feraient de longues vagues lentes. »
Un tel appareil pourrait également s'avérer crucial pour les missions d'autres «mondes océaniques» au sein du système solaire, notamment Ceres, Ganymède, Callisto, Encelade, Titan et d'autres. Sur ces corps également, on pense que la vie pourrait très bien exister dans les océans d'eau chaude qui se trouvent sous la surface. En tant que tel, un sismomètre compact et robuste capable de travailler dans des environnements à températures extrêmes serait idéal pour étudier leurs intérieurs.
De plus, des missions de ce type pourraient révéler où les calottes glaciaires de ces corps sont les plus minces, et donc où les océans intérieurs sont les plus accessibles. Une fois cela fait, la NASA et les autres agences spatiales sauront exactement où envoyer la sonde (ou peut-être le sous-marin robotique). Bien que nous devions peut-être attendre quelques décennies à ce sujet!
