L'instrument JunoCam à bord du vaisseau spatial Juno de la NASA a capturé deux panaches volcaniques s'élevant au-dessus de l'horizon de la lune Io de Jupiter. L'image a été prise le 3 février à une distance d'environ 3 800 kilomètres. Crédit : NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, traitement d'image par Andrea Luck (CC BY)
Les images infrarouges du vaisseau spatial Juno alimentent le débat sur le fonctionnement interne de JupiterLa lune la plus chaude.
NASALa sonde Juno, utilisant l'instrument JIRAM, a permis de découvrir des informations détaillées sur l'activité volcanique de Io, la lune de Jupiter, révélant des lacs de lave étendus et des processus volcaniques dynamiques. Les missions historiques et récentes ont façonné notre compréhension d'Io comme le monde le plus volcaniquement actif du système solaire, les survols rapprochés de Juno fournissant des images infrarouges à haute résolution qui ont permis de cartographier ces caractéristiques avec un niveau de détail sans précédent.
De nouvelles découvertes de la sonde Juno de la NASA ont permis de mieux comprendre l'étendue des lacs de lave sur Io, la lune de Jupiter. Elles comprennent également des informations inédites sur les processus volcaniques qui y sont à l'œuvre. Ces résultats ont été obtenus grâce à l'instrument Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) de Juno, fourni par l'Agence spatiale italienne, qui « voit » en lumière infrarouge. Les chercheurs ont récemment publié un article dans Communications Terre & Environnement sur les découvertes volcaniques les plus récentes de Juno.
Io intrigue les astronomes depuis 1610, année où Galilée a découvert pour la première fois la lune jovienne, qui est légèrement plus grande que la Lune de la Terre. Quelque 369 ans plus tard, la sonde spatiale Voyager 1 de la NASA a capturé une éruption volcanique sur la lune. (Voir l'image ci-dessous.) Les missions suivantes vers Jupiter, avec d'autres survols d'Io, ont permis de découvrir d'autres panaches, ainsi que des lacs de lave. Les scientifiques pensent désormais qu'Io, qui est étirée et comprimée comme un accordéon par les lunes voisines et l'énorme Jupiter lui-même, est le monde volcanique le plus actif du système solaire. Mais s'il existe de nombreuses théories sur les types d'éruptions volcaniques à la surface de la lune, il existe peu de données à l'appui.

Cette photo d'une éruption volcanique sur le satellite de Jupiter Io (une sorte de fontaine sombre près du bord) a été prise le 4 mars 1979, environ 12 heures avant le passage au plus près de Jupiter de Voyager 1. Cette photo et la photo qui l'accompagne présentent les preuves de la première éruption volcanique active jamais observée sur un autre corps du système solaire. Cette photo prise à une distance de 499 000 kilomètres montre une structure en forme de panache s'élevant à plus de 100 kilomètres au-dessus de la surface, un nuage de matière produit par une éruption active. Crédit : NASA/JPL
Vue rapprochée d'Io par Junon
En mai et en octobre 2023, Juno a survolé Io, s'approchant respectivement à environ 35 000 et 13 000 kilomètres. Parmi les instruments de Juno qui ont pu observer de près cette lune fascinante se trouvait JIRAM.
Conçu pour capter la lumière infrarouge (invisible à l'œil nu) qui émerge des profondeurs de Jupiter, JIRAM sonde la couche météorologique jusqu'à 50 à 70 kilomètres sous le sommet des nuages de la géante gazeuse. Mais au cours de la mission prolongée de Juno, l'équipe de la mission a également utilisé l'instrument pour étudier les lunes Io, EuropeGanymède et Callisto. Les images de JIRAM Io ont montré la présence d'anneaux brillants entourant le sol de nombreux points chauds.
« La haute résolution spatiale des images infrarouges du JIRAM, combinée à la position favorable de Juno lors des survols, a révélé que toute la surface d'Io est recouverte de lacs de lave contenus dans des structures de type caldeira », a déclaré Alessandro Mura, co-chercheur de Juno à l'Institut national d'astrophysique de Rome. « Dans la région de la surface d'Io pour laquelle nous disposons des données les plus complètes, nous estimons qu'environ 3 % de celle-ci est recouverte par l'un de ces lacs de lave en fusion. » (Une caldeira est une grande dépression formée lorsqu'un volcan entre en éruption et s'effondre.)

Cette illustration montre la sonde spatiale Juno de la NASA survolant le pôle sud de Jupiter. Crédit : NASA/JPL-Caltech
Lacs cracheurs de feu
Les données du survol de Io par le JIRAM mettent non seulement en évidence les abondantes réserves de lave de la lune, mais donnent également un aperçu de ce qui pourrait se passer sous la surface. Les images infrarouges de plusieurs lacs de lave d'Io montrent un mince cercle de lave à la frontière, entre la croûte centrale qui recouvre la majeure partie du lac de lave et les parois du lac. Le recyclage de la fonte est impliqué par l'absence de coulées de lave sur et au-delà du bord du lac, indiquant qu'il existe un équilibre entre la fonte qui a jailli dans les lacs de lave et la fonte qui est renvoyée dans le système souterrain.
« Nous avons maintenant une idée du type de volcanisme le plus fréquent sur Io : d’énormes lacs de lave où le magma monte et descend », a déclaré Mura. « La croûte de lave est forcée de se briser contre les parois du lac, formant l’anneau de lave typique des lacs de lave hawaïens. Les parois mesurent probablement des centaines de mètres de haut, ce qui explique pourquoi le magma n’est généralement pas observé s’écoulant des paterae » (des structures en forme de bol créées par le volcanisme) « et se déplaçant sur la surface de la lune. »
Les données du JIRAM suggèrent que la majeure partie de la surface de ces points chauds d'Io est composée d'une croûte rocheuse qui monte et descend de manière cyclique comme une surface contiguë en raison de la remontée centrale du magma. Dans cette hypothèse, comme la croûte touche les parois du lac, la friction l'empêche de glisser, ce qui provoque sa déformation et sa rupture, exposant la lave juste sous la surface.
Une autre hypothèse reste d'actualité : du magma surgit au milieu du lac, s'étale et forme une croûte qui s'enfonce le long du bord du lac, exposant la lave.
L'exploration continue de Junon
« Nous commençons tout juste à examiner les résultats du JIRAM issus des survols rapprochés d’Io en décembre 2023 et février 2024 », a déclaré Scott Bolton, chercheur principal de Juno au Southwest Research Institute de San Antonio. « Les observations révèlent de nouvelles informations fascinantes sur les processus volcaniques d’Io. En combinant ces nouveaux résultats avec la campagne à plus long terme de Juno visant à surveiller et à cartographier les volcans des pôles nord et sud d’Io, jamais observés auparavant, le JIRAM s’avère être l’un des outils les plus précieux pour comprendre le fonctionnement de ce monde torturé. »
Juno a effectué son 62e survol de Jupiter, qui comprenait un survol d'Io à une altitude d'environ 29 250 kilomètres, le 13 juin. Le 63e survol de la géante gazeuse est prévu pour le 16 juillet.
Plus sur la mission Juno
Lancée par la NASA dans le cadre de son programme New Frontiers, la mission Juno a été lancée vers Jupiter le 5 août 2011 et est entrée en orbite avec succès le 4 juillet 2016. Les principaux objectifs de la mission sont d'explorer l'atmosphère, l'environnement magnétique et la structure interne de Jupiter afin de recueillir des indices sur les origines de la planète et ses phénomènes atmosphériques comme les aurores boréales. Juno orbite autour de Jupiter d'un pôle à l'autre, équipé d'instruments protégés contre les radiations intenses, ce qui permet des vues et une collecte de données sans précédent. Les études détaillées du vaisseau spatial sur la gravité et les champs magnétiques de Jupiter ont fourni des informations approfondies, menant à des missions prolongées qui continuent de repousser les limites de nos connaissances sur la géante gazeuse et ses lunes.