Des vagues de lave sur la lune Io de Jupiter
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Les chercheurs rapportent la découverte de 2 vagues de lave sur la lune Io de Jupiter. On comprend également mieux le Loki Patera qui est le plus grand cratère sur cette lune.
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En exploitant un alignement orbital rare entre 2 des lunes de Jupiter, Io et Europe, des chercheurs ont obtenu une carte exceptionnellement détaillée du plus grand lac de lave sur la lune Io. Le 8 mars 2015, Europe est passée devant Io en bloquant progressivement la lumière de la lune volcanique. Étant donné que la surface d’Europe est recouverte de glace d’eau, elle reflète très peu de lumière solaire dans les longueurs d’onde infrarouges ce qui permet aux chercheurs d’isoler la chaleur émanant des volcans sur la surface d’Io.
Les données infrarouges ont montré que la température de la surface du lac de lave d’Io augmentait régulièrement d’une extrémité à l’autre ce qui suggère que la lave s’est renversée dans 2 vagues qui ont balayé d’ouest en est sur une distance de 1 kilomètre par jour.
Ce va-et-vient de la lave est l’une des explications pour l’augmentation et la baisse de luminosité du point qu’on connait comme le Loki Patera. (Un patera est un cratère volcanique en forme de bol.) Loki Patera est le site volcanique le plus actif sur Io et il est également le corps le plus actif sur le plan volcanique dans le système solaire. Loki Patera fait environ 200 kilomètres. La région chaude de la patera a une superficie de 21 500 kilomètres carrés.
Les astronomes ont d’abord remarqué la luminosité changeante d’Io dans les années 1970, mais il a fallu le passage des sondes Voyager 1 et 2 en 1979 pour qu’on comprenne que c’était des éruptions volcaniques à la surface. Malgré les images très détaillées de la mission Galileo de la NASA à la fin des années 1990 et au début des années 2000, les astronomes continuent de débattre si les lumières de Loki Patera, à intervalle de 400 à 600 jours, sont provoquées par un va-et-vient de la lave pour former un lac ou que c’est des éruptions volcaniques qui propagent la lave sur une grande surface.
Si Loki Patera est un lac de lave, alors ce lac couvre une superficie qui est 1 million de fois supérieur à celle d’un lac typique selon Katherine de Kleer, une étudiante diplômée de l’UC Berkeley et l’auteure principale de l’étude. Dans cette hypothèse, des parties de la croûte refroidie se fissurent ce qui expose le magma incandescent en dessous en provoquant un éclat dans l’infrarouge.
C’est la première carte détaillée de la patera selon Ashley Davies, co-auteur du Jet Propulsion Laboratory à Pasadena qui étudie les volcans d’Io depuis de nombreuses années. Cette carte montre 2 vagues de lave autour de la patera. C’est beaucoup plus complexe que ce qu’on pensait auparavant. C’est un pas de plus pour essayer de comprendre le volcanisme que nous observons depuis plus de 15 ans sur Io, notamment l’activité volcanique sur Loki Patera selon Imke de Pater, un professeur d’astronomie de l’UC Berkeley.
L’utilisation d’un télescope binoculaire pour Io
La lune Europe qui croise le disque d’Io. Loki Patera est le point lumineux sur le coté supérieur du disque – Crédit : Large Binocular Telescope Observatory
Les images ont été obtenues par les miroirs jumelés de 8,4 mètres du Large Binocular Telescope Observatory dans les montagnes du sud-est de l’Arizona et ces miroirs étaient reliés entre eux à la manière d’un interféromètre pour supprimer le flou atmosphérique.
En 2015, le LBTO avait fourni les premières images de 2 points chauds séparés sur Loki Patera selon Christian Veillet, co-auteur et directeur du LBTO. Cette fois, la résolution nécessaire a été réalisée grâce à l’observation de Loki Patera pendant une occultation par Europe. Il a fallu environ 10 secondes pour qu’Europe couvre complètement Loki Patera. Il y avait tellement de lumière infrarouge disponible que nous pouvions avoir des observations à des intervalles de 1/8 de seconde pendant lesquels le bord d’Europe ne progressait que quelques kilomètres à travers la surface d’Io selon le co-auteur Michael Skrutskie de l’Université de Virginie.
Ces observations ont permis aux astronomes d’avoir une carte thermique bidimensionnelle de Loki Patera avec une résolution supérieure à 10 kilomètres. Les échelles de température ont révélé une variation de température à travers la surface du lac d’environ 270 Kelvin à l’extrémité ouest pour atteindre les 330 Kelvins à l’extrémité sud-est où la lave renversée était la plus fraîche et la plus chaude.
En utilisant des informations sur la température et le taux de refroidissement du magma provenant des études sur les volcans terrestres, de Kleer a pu calculer la date à laquelle le nouveau magma a été exposé à la surface. Les résultats montrent une période de 180 et de 230 jours avant les observations à l’extrémité ouest et 75 jours avant à l’est et cela correspond aux données antérieures sur la vitesse et le moment du renversement.
Un fait intéressant est que le renversement a commencé à des moments différents sur les 2 côtés d’une île au centre du lac qui est toujours là depuis que la sonde Voyager l’a photographié en 1979. La vitesse du renversement est également différente sur les 2 côtés de l’île ce qui suggère des variations sur la composition du magma ou la quantité de gaz dissous dans les bulles dans le magma selon Kleer. Il doit y avoir des différences dans l’alimentation de magma sur les 2 moitiés de la patera et le processus, qui déclenche le début du renversement, permet également de déclencher les 2 moitiés quasiment au même moment. Ces résultats nous donnent un aperçu du système complexe sous Loki Patera.
Les lacs de lave comme Loki Patera se renversent parce que la croûte de surface s’effondre lentement jusqu’à ce qu’elle devienne plus dense que le magma et les puits sous-jacents. Cela provoque l’effondrement des croutes avoisinantes en déclenchant une onde qui se propage à travers la surface. Selon les chercheurs, au fur et à mesure que la croûte se décompose, le magma peut “pousser” comme des fontaines de feu et c’est similaire à ce qu’on voit sur les laves sur Terre, mais à plus petite échelle.
