ASTRONOMIE - Sur Io, les volcans ne sont pas aux bons endroits !

En réalisant la première carte de l'emplacement des volcans en activité sur Io, un satellite de Jupiter, les scientifiques ont eu la surprise de constater que ce volcanisme ne se produit pas là où les modèles théoriques le prévoyaient.

Si, comme le fit le savant italien Galilée en 1610, vous pointez une modeste lunette en direction de Jupiter, vous observerez sans peine quatre petits points lumineux qui gravitent autour de cette planète géante gazeuse. Ce sont les quatre satellites galiléens Callisto, Ganymède, Europe et Io (du plus lointain au plus proche de la planète).

Coincé entre Jupiter, Europe et Ganymède, Io est soumis à de puissantes forces de marée, que trahit un volcanisme particulièrement intense. Cette lune galiléenne a un diamètre de 3.600 km et se trouve en orbite à 422.000 km de Jupiter. C'est en 1979 que l'on a découvert pour la première fois un volcan en activité sur Io, grâce aux images fournies par la sonde Voyager 1. Sa surface est en permanence remodelée par les écoulements de lave, accompagnés de panaches de soufre s'élevant à des centaines de kilomètres d'altitude. Un spectacle qui faisait dire à l'astrobiologiste Carl Sagan que la surface d’Io ressemblait à une pizza !

En utilisant les images des sondes Voyager dans les années 1980 et de Galileo pendant la décennie suivante, des scientifiques de l'Arizona State University viennent de publier la première carte géologique complète de la surface d’Io, signalant la position de plus de 400 volcans actifs. Ils ont constaté que l'emplacement de ces volcans ne coïncidait pas avec les modèles de chauffage interne du satellite imaginés jusqu'à présent.


Cartes des deux modèles théoriques de chauffage interne d’Io, un satellite naturel de Jupiter. En haut, en imaginant que le chauffage trouve son origine à une grande profondeur, il remonte au niveau des pôles (latitudes 90° et -90°, en ordonnée). En bas, un chauffage qui prend naissance dans l'asthénosphère fait surface au niveau de l'équateur. C'est ce second modèle qui correspond le mieux à la position des volcans observée sur Io, malgré un décalage systématique.

Des volcans décalés de 30 à 60 degrés par rapport à la théorie.

Par le passé, en simulant les effets du chauffage de Io par les forces de marée, des scientifiques avaient développé deux modèles (voir cartes ci-dessus). Si on imagine que le chauffage se produit dans la partie la plus profonde du manteau du satellite, la chaleur remonte vers la surface principalement au niveau des pôles. Dans le second cas (qui semble le mieux accepté aujourd'hui), le chauffage d’Io prendrait naissance dans la partie supérieure du manteau, dans une zone appelée asthénosphère, et la chaleur remonterait vers la surface au niveau de la ceinture équatoriale d’Io.

En regardant la position des 400 volcans actifs sur ce satellite de Jupiter, les chercheurs ont constaté que le modèle du chauffage de l'asthénosphère est celui qui correspond le mieux aux nouveaux résultats des analyses, malgré un décalage des volcans de 30 à 60 degrés à l'est par rapport au modèle théorique. Pour Christopher Hamilton de l'University of Maryland, qui a découvert cette anomalie avec son équipe, il faut se rendre à l'évidence. « Nous avons réalisé la première analyse statistique rigoureuse de la répartition des volcans à partir de la nouvelle carte géologique de la surface d’Io. Nous avons trouvé un décalage systématique vers l'est des sites volcaniques observés, ce qui est inconciliable avec les modèles existants de corps solides chauffés par les forces de marée. »

Le décalage des volcans expliqué par un océan de magma ?

Christopher Hamilton propose donc plusieurs explications à ce décalage : une rotation d’Io plus rapide qu’imaginée, ou encore une structure interne qui permettrait au magma de circuler rapidement des points de remontée de la chaleur jusqu'aux points d'éruption. La présence d'un océan de magma liquide souterrain pourrait aussi être à l'origine d'autres effets de marée.

Cette dernière hypothèse avait d'ailleurs déjà été évoquée, il y a deux ans, par des planétologues lors de l'analyse des enregistrements fournis par le magnétomètre de la sonde Galileo. Ces enregistrements avaient révélé une composante anormale dans le champ magnétique conjoint de Jupiter et d’Io en interaction, à mettre sans doute sur le compte de courants électriques internes nés au milieu des couches de roches fondues à l’intérieur du satellite. Un océan de magma d'une cinquantaine de kilomètres d'épaisseur, situé entre 30 et 50 km sous la surface, suffirait à expliquer la présence de ces courants électriques, et du même coup le décalage des sites volcaniques de cette lune de Jupiter.

Merci, c'est intéressant. J'aime bien en apprendre sur différents sujets.