Bien que les missions spatiales Voyager et Galileo aient observé des preuves d'activité volcanique sur Io, c'était un léger panache bleu au bord du membre d'Io dans une image hautement améliorée du Voyager qui a d'abord offert des preuves de la nature turbulente de la lune.
Vous vous imaginez un astronome en fauteuil? Un groupe de chercheurs californiens a intensifié les choses en surveillant les éruptions volcaniques intenses sur la lune la plus étrange de Jupiter, dans le confort de leur maison.
Io, la plus intérieure des quatre plus grandes lunes autour de Jupiter, ou les lunes de Galilée, est l'objet le plus volcaniquement actif du système solaire avec plus de 400 volcans actifs crachant des panaches de soufre et de dioxyde de soufre. Les scientifiques pensent qu'un bras de fer gravitationnel avec Jupiter est une des causes du vulcanisme intense d'Io. Les chercheurs soulignent que la plupart des processus ne sont pas bien compris. Bien que les éruptions d'Io ne puissent pas être vues directement de la Terre, une équipe dirigée par Frank Marchis, un chercheur du Carl Sagan Center de l'Institut SETI, a trouvé une combinaison unique de réseaux de télescopes terrestres et d'images d'archives du Voyager et Sondes Galileo, selon un communiqué de presse. L'équipe a annoncé ses conclusions lors de la réunion 2012 de la Division des sciences planétaires à Reno, Nevada.
«Depuis notre première observation d'Io en 2001 à l'aide du télescope W. M. Keck II de 10 m depuis le sommet du Mauna Kea à Hawaï et de son système AO (optique adaptative), notre groupe est devenu très enthousiasmé par la technologie», explique Marchis. «Nous avons également commencé à utiliser l'AO sur le très grand télescope au Chili et sur le télescope Gemini North à Hawaï. La technologie s'est améliorée au fil des ans, et la qualité d'image et l'utilité de ces instruments complexes en ont fait une partie de la suite d'instruments essentielle pour les grands télescopes. »
Un léger panache bleu sur une image granuleuse et hautement améliorée de Voyager 1 a d'abord fait allusion à la nature dynamique d'Io. Les caméras du Voyager ont montré un terrain bizarre de champs volcaniques, de taches sombres et de panaches actifs. Les scientifiques l'ont surnommée la «Pizza Moon». La sonde Galileo de la NASA a observé plus de 160 volcans actifs à différents stades d’éruption lors de sa tournée en boucle de la plus grande planète du système solaire.
Mais les images limpides de Galileo ont cessé en 2003. L'observation d'un objet de la taille de la Lune à une distance incroyable de Jupiter de la Terre est un défi en raison du flou provoqué par l'atmosphère agitée de la Terre. Depuis 2001, tous les grands télescopes de 8 à 10 mètres sont équipés d'une optique adaptative qui corrige ce flou. Depuis 2003, Marchis et son équipe ont rassemblé environ 40 cycles d'observations d'Io dans le proche infrarouge montrant des détails aussi petits que 100 kilomètres, ou 60 miles, à la surface de la lune.
Observations de plusieurs éruptions lumineuses et jeunes détectées à des longueurs d'onde courtes (~ 2,1 microns) en haut et à des longueurs d'onde plus longues (~ 3,2 microns) en bas depuis 2004 à l'aide du télescope W.Keck de 10 mètres (mai 2004, août 2007, sept. 2007 , Juillet 2009), le télescope Gemini North de 8 mètres (août 2007) et le télescope ESO VLT-Yepun de 8 mètres (février 2007), tous avec leurs systèmes d'optique adaptative. La signature thermique de l'explosion de Tvashtar peut être vue près du pôle nord sur les images collectées en 2007. Une nouvelle éruption sur Pillan Patera a été vue en août 2007. Une éruption jeune et lumineuse a été détectée sur Loki Patera en juillet 2009. C'est la dernière éruption lumineuse qui a été détectée dans notre enquête; depuis lors, l'activité volcanique d'Io est au repos. Crédit: F. Marchis
«Les engins spatiaux n'ont pu capturer que des aperçus éphémères des volcans d'Io, Voyager depuis quelques mois, Galileo quelques années et New Horizons quelques jours. Les observations au sol, en revanche, peuvent continuer à surveiller les volcans d'Io sur de longues échelles de temps. Plus il y a de télescopes sur Io, meilleure est la couverture temporelle que nous pouvons obtenir. » Dit Julie Rathbun de l'Université de Redlands, une scientifique planétaire qui n'est pas directement impliquée dans cette étude mais qui a effectué une surveillance d'Io avec le télescope IRTF de 3 mètres de la NASA pendant plus de 15 ans. «Les observations AO de télescopes de classe 8-10 m constituent une amélioration spectaculaire de la résolution spatiale par rapport aux observations terrestres précédentes. Bientôt, ils seront non seulement notre seul moyen de surveiller les volcans d'Io, mais le meilleur moyen. Nous devrions faire ces observations plus souvent. »
Simulation des observations d'Io à l'aide du télescope W. Keck et de son système AO actuel, un système AO de nouvelle génération monté sur le télescope W. Keck (KNGAO) et du télescope de trente mètres (TMT) équipé de son système AO (NFIRAOS) . La résolution spatiale au centre de Io fournie par ces systèmes AO est respectivement de 140 km, 110 km et 35 km dans la bande H (1,6 microns). Deux jeunes centres éruptifs étiquetés A & B ne peuvent être détectés que sur les observations TMT. L'instrument KNGAO a détecté l'éruption la plus brillante étiquetée A. Marchis
Selon l'équipe, les observations révèlent une série d'éruptions jeunes et énergiques appelées explosions. Ces événements se détachent indiquant une température d'éruption élevée. Par coïncidence, l'équipe a observé le réveil du volcan Tvashtar tandis que New Horizons passait devant Jupiter en route vers Pluton. L'éruption a duré d'avril 2006 à septembre 2007. Des observations plus anciennes de Galileo montrent un schéma d'éruption similaire en 1999 d'une durée de 15 mois.
"L'épisodicité de ces volcans indique une recharge régulière des chambres de stockage de magma", a déclaré Ashley Davies, volcanologue au Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, et membre de l'étude. "Cela nous permettra de modéliser le processus d'éruption et de comprendre comment la chaleur est retirée de l'intérieur profond d'Io par ce style particulier d'activité volcanique."
L’équipe a découvert quatre éruptions supplémentaires, dont un volcan actif auparavant non observé en 2004. La nouvelle explosion sporadique représentait environ 10% de la production thermique moyenne d’Io, selon Marchis. L'explosion a été plus énergique que Tvashtar en 2001. Alors que l'équipe continue d'étudier Io, ils ont noté que depuis septembre 2010, la lune follement active a été généralement calme. Une douzaine d'éruptions permanentes à basse température parsèment le globe mais l'équipe n'a pas détecté les jeunes éruptions de style fontaine de feu vues auparavant.
«Le prochain bond de géant dans le domaine de l'astronomie planétaire est l'arrivée des télescopes à miroir segmenté géant, tels que le télescope de trente mètres qui devrait être disponible en 2021. Il fournira une résolution spatiale de 35 km dans le proche infrarouge, équivalente à la résolution spatiale des observations globales prises par l'engin spatial Galileo. Lorsqu'ils sont pointés sur Io, ces télescopes offriront l'équivalent d'un survol spatial du satellite », a déclaré Marchis.
Source: SETI
