Une forme de glace salée récemment découverte pourrait exister à la superficie des lunes extraterrestres

L’une des lunes de Jupiter, Europe, possède d’envoûtantes stries rouges qui sillonnent sa superficie. Les chercheurs pensent qu’il s’agit d’un mélange gelé d’eau et de sels, une sorte de glace salée. Toutefois, sa signature chimique est mystérieuse car elle ne correspond à aucune substance connue sur Terre.

Un groupe de recherche dirigé par l’Université de Washington a peut-être résolu le mystère en découvrant un nouveau type de cristal solide formé lorsque de l’eau et du sel de table se mélangent dans des conditions de froid et de haute pression. Les chercheurs pensent que la nouvelle substance fabriquée dans un laboratoire sur Terre peut se former à la surface et au fond des mers profondes de ces planètes.

L’étude, publiée le 20 février dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, annonce une toute nouvelle association pour deux des substances les plus ordinaires de la Terre : l’eau et le chlorure de sodium, ou sel de table.

Une plongée en eau profonde dans la glace salée

Selon l’auteur principal, Baptiste Journaux, professeur adjoint par intérim en sciences de la terre et de l’espace à l’Université de Washington, il est rare aujourd’hui de réaliser des percées scientifiques fondamentales. Le sel et l’eau sont très bien connus dans les conditions terrestres. Au-delà, nous sommes dans l’obscurité la plus totale. Aujourd’hui, nous avons ces objets planétaires qui ont très probablement des composés très familiers, mais dans des conditions remarquablement exotiques. Cependant, nous devons reprendre toute la science minéralogique fondamentale que les individus ont menée dans les années 1800 à haute pression et basse température. C’est une période passionnante.

À basse température, l’eau et les sels se combinent pour former un réseau glacé salé rigide, appelé hydrate, fixé par des liaisons hydrogène. Le seul hydrate connu pour le chlorure de sodium était une structure simple avec une molécule de sel pour 2 molécules d’eau.

Les deux nouveaux hydrates, découverts à des pressions modérées et à basse température, sont sensiblement différents. L’un d’entre eux contient deux chlorures de sodium pour 13 molécules d’eau, tandis que l’autre contient un chlorure de sodium pour 17 molécules d’eau. Cela expliquerait certainement pourquoi les signatures de la surface des lunes de Jupiter sont plus “aqueuses” que prévu.

Selon M. Journaux, il s’agit de la structure que les chercheurs planétaires attendaient.

La découverte de nouveaux types de glace salée est importante non seulement pour la science planétaire, mais aussi pour la chimie physique et même pour la recherche énergétique, qui utilise les hydrates pour le stockage de l’énergie, a affirmé M. Journaux.

La nouvelle forme

L’expérience consistait à comprimer un peu d’eau salée entre deux diamants de la taille d’un grain de sable, en pressant le liquide environ 25 000 fois la pression atmosphérique standard. Les diamants transparents ont permis au groupe d’observer le processus au microscope.

Selon M. Journaux, ils ont tenté de mesurer comment le fait de mettre du sel modifierait la quantité de glace qu’ils obtiendraient, le sel étant un antigel. De façon surprenante, lorsqu’ils ont mis la pression, ils ont vu que ces cristaux que nous n’avions pas prévus ont commencé à grandir. C’était une découverte extrêmement fortuite.

De telles conditions de froid et de haute pression développées en laboratoire seraient courantes sur les lunes de Jupiter. Les scientifiques pensent que cinq à dix kilomètres de glace couvriraient des océans de plusieurs centaines de kilomètres d’épaisseur, avec des formes de glace encore plus denses au fond.

Selon M. Journaux, la pression ne fait que permettre d’obtenir des molécules plus proches les unes des autres, de sorte que leur interaction se déplace – c’est le principal moteur de la diversité des structures cristallines qu’ils ont trouvées.

Après la formation des hydrates fraîchement découverts, l’une des deux structures est restée stable même après que la presse ait été relâchée.

Selon M. Journaux, ils ont vérifié qu’elle reste stable à la pression standard jusqu’à environ moins 50°C. Donc si vous avez un lac extrêmement saumâtre, par exemple en Antarctique, qui pourrait être soumis à ces températures, cet hydrate fraîchement découvert pourrait s’y trouver.

Nouvelles missions Le groupe espère fabriquer ou collecter un échantillon plus important pour permettre une analyse plus approfondie et vérifier si les signatures des lunes glacées correspondent à celles des hydrates récemment découverts.

Deux missions à venir vont explorer les lunes glacées de Jupiter : La mission Jupiter Icy Moons Explorer de l’Agence spatiale européenne, lancée en avril, et la mission Europa Clipper de la NASA, lancée en octobre 2024. La mission Dragonfly de la NASA sera lancée vers Titan, la lune de Saturne, en 2026. La compréhension des produits chimiques que ces missions rencontreront permettra de mieux cibler leur recherche de signatures de vie.

Pour M. Journaux, ce sont les seuls corps planétaires, hormis la Terre, où l’eau liquide est stable à des échelles de temps géologiques, ce qui est essentiel pour l’émergence et le développement de la vie. Ils sont, à son avis, le meilleur endroit dans notre système solaire pour trouver de la vie extraterrestre. Il faut donc examiner ces océans et intérieurs exotiques pour mieux comprendre comment ils se sont formés et ont évolué. Ils peuvent préserver l’eau liquide dans les régions froides du système solaire, si éloignées du soleil.

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Lire l’article original sur PHYS.

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