Io, lune de Jupiter

Io, lune galiléenne

Io est une des quatre lunes galiléennes de Jupiter, la plus proche de la planète. Elle tire son nom de Io, une des conquêtes amoureuse de Zeus, persécutée par l'épouse de ce dernier, Héra, dont elle avait été prêtresse. La lune Io est surtout remarquable pour son volcanisme actif, observé jusqu'à présent que sur notre Terre. L'énergie nécessaire à cette activité provient probablement des interactions de marée entre Io, Europe, Ganymède et Jupiter. Bien qu'Io présente toujours la même face à Jupiter, la présence d'Europe et de Ganymède la fait vaciller un peu sur son orbite.
Cette interaction ou force de marée, déforme tellement la croute terrestre de la surface de Io, qu'elle se soulève et s'abaisse, comme une vague d'une hauteur de 100 mètres.
Ce phénomène produit de la chaleur par frottement interne des roches et serait responsable du volcanisme de Io. Certaines laves volcaniques de Io sont si chaudes qu'elles brillent dans la nuit. Cette lune, la plus étrange du système solaire, est d'un jaune clair. Les couleurs de Io proviennent du soufre et des roches à base de silicium fondu. La surface inhabituelle de Io reste très jeune grâce à son système de volcans actifs.

Image : Les couleurs de Io proviennent du soufre et des roches à base de silicium fondues.
Crédit: Galileo Project, JPL, NASA

Io tiraillée en tous sens

Avant même la découverte des éruptions volcaniques de Io, celles-ci avaient été prévues par une équipe de chercheurs américains, dirigée par S. Peale. Io est soumise à un double effet de marée qui étire sa surface et ses couches internes dans tous les sens. Avec des 3 680 km de diamètre, Io semble minuscule lorsqu'elle passe devant l'énorme globe gazeux de Jupiter, dont le diamètre est de 143 000 km.
Son orbite est très basse, Io met environ 42 heures et 27 minutes pour faire le tour de Jupiter. En rasant ainsi la planète géante, elle est soumise à un énorme effet de marée qui la déforme et échauffe, non seulement sa surface mais aussi ses couches rocheuses internes.
A cet effet de marée, s'en ajoute un second, celui d'une autre lune de Jupiter, Europe, un peu plus petite avec ses 3 122 km de diamètre. Placée sur une orbite plus haute, Europe fait le tour de Jupiter en 85 heures environ.
Io, plus rapide, la rattrape donc et la dépasse tous les deux tours d'orbite. A chaque rencontre, les deux lunes s'attirent et se déforment mutuellement. Tiraillée ainsi entre Jupiter et Europe, déformée toutes les 42 heures par des marées de grandes amplitudes (jusqu'à 100 m), Io s'échauffe et dégage des milliards de kilowatts de chaleur soit 40 fois plus que la Terre, alors qu'elle n'est pas plus grande que la Lune.

Tout ceci fait que cet astre dont les couches internes sont en fusion de façon permanente, présente d'incessantes et gigantesques éruptions volcaniques équivalent en moyenne à 10 000 tonnes de lave par seconde et par volcan.
La surface de Io présente donc une grande variété de terrains caractérisée par des dépressions qui correspondent aux caldeiras des volcans, des éminences, de hauts plateaux, des montagnes et des chaines de cratères.
Le soufre et ses composés donnent à ces paysages des couleurs bariolées. Certaines régions constituent une splendide palette contrastée où dominent le jaune, le vert et le rouge.
Les teintes changeantes des coulées de lave reflètent, en partie, les états chimiques du soufre qui change selon la température.

Image : La minuscule Io, avec son ombre se réfléchissant sur la surface gigantesque de Jupiter. Avec ses 3 680 km de diamètre, Io semble minuscule lorsqu'elle passe devant l'énorme Jupiter (143 000 km). Son orbite très basse, lui permet de faire le tour de Jupiter en 42 heures et 27 minutes (Photo de la sonde Cassini-Huygens de décembre 2000).

Io, la lune volcanique

Io montre sur la photo de droite, son intense activité, puisque trois panaches volcaniques gigantesques sont visibles, malgré la petitesse de l'image. Le panache le plus spectaculaire est celui qui s'élève à 290 kilomètres au-dessus du volcan Tvashtar, près du pôle nord.
Deux autres panaches plus petits sont à peine visibles ici. Le premier est celui du volcan Prométhée, à "9 heures", et le second celui du volcan Amirani, entre Prométhée et Tvashtar le long de la frontière jour-nuit sur la lune Io.
La lumière qui traverse les minuscules particules de poussières éjectées par les volcans, donne cette lueur bleutée, alors qu'à la base du panache de Tvashtar, on peut voir une lueur rouge qui nous laisse deviner la lave incandescente du volcan.
Sur l'image en fausses couleurs ci-contre, une éruption volcanique en activité a été capturée le 22 Février 2000 par sonde Galileo de la NASA. Les zones blanches et oranges sont des régions où la roche est en fusion à la surface de la lune alors que les zones noires sont de la lave refroidie. Le ruban orange et jaune de la coulée de lave mesure plus de 60 kilomètres (37 miles) de long. Les éruptions volcaniques sont très fréquentes sur Io, et il n'est pas étonnant de photographier certaines laves volcaniques qui brillent dans la nuit glaciale. Le volcanisme sur Io provient d'une fosse volcanique, appelée patera en exogéologie, certaines coulées de lave s'étendent sur des centaines de kilomètres. Les laves de Io sont similaires aux laves terrestres issues des grands volcans effusifs aux larges cratères volcaniques remplis de lave fluide, tel que le Kīlauea à Hawaï.

Image : Une éruption volcanique active sur Io la lune de Jupiter a été capturée dans cette image en fausses couleurs prise le 22 Février 2000 par sonde Galileo de la NASA. Sur le côté gauche de l'image on aperçoit une spectaculaire coulée de lave chaude.
Image Crédit: NASA/JPL

Image : Photographie des croissants de Io (en haut à gauche) et d'Europe (en bas à droite), prise le 2 mars 2007 par la sonde New Horizons à 4,6 millions de kilomètres de Io et 3,8 millions de kilomètres d'Europe, lunes séparées de 800 000 kilomètres l'une de l'autre. Le Soleil se trouve à gauche de la photo et Jupiter à droite, d'ailleurs on peut remarquer que le côté nocturne de Io est éclairée par la lumière réfléchie par Jupiter, Europe étant par contre absolument sombre. Photo prise par l'instrument MVIC (Multispectral Visual Imaging Camera) de New Horizons. Source NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute.

Éruption volcanique sur Io, vue en direct

Ce montage d'images de New Horizons montre Jupiter et sa lune volcanique Io. Io et Jupiter ont été pris lors du survol de l'engin spatial New Horizons, au début de l'année 2007. L'image de Jupiter est un composite pris dans l'infrarouge par le spectromètre de la sonde.
Les longueurs d'onde infrarouge utilisées mettent en évidence les nuages de Jupiter. Le bleu montre les nuages et les brumes de haute altitude, tandis que le rouge montre les nuages plus profonds de l'atmosphère. L'ovale blanc bleuté est la Grande Tache Rouge de Jupiter. L'observation a été faite alors que l'angle de la phase solaire était de 75 degrés, ses rayons éclairent un croissant sur lequel on a enlevé la distorsion causée par la rotation de Jupiter pendant le scan. Cette image de Io est un composite en vraies couleurs, pris par le "Panchromatic Long-Range Reconnaissance Imager" tandis que les informations de couleur sont fournies par la "Multispectral Visible Imaging Camera".

Image : L'image ci-contre, montre une éruption majeure en cours sur la face nocturne de Io, exactement sur le volcan nord, Tvashtar. Sur l'image agrandie, on aperçoit un petit point rouge représentatif de la lave incandescente du volcan Tvashtar, le petit point rouge se situe sous le panache volcanique bleuté, illuminé par la lumière du soleil. Le panache apparait bleu grâce à la diffusion de la lumière sur les petites particules. Ce montage est paru sur la couverture du magazine Science du 12 octobre 2007.
Crédit image: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute / Goddard Space Flight Center.

Lunes de Jupiter

Jupiter, la plus grande planète du système solaire est entourée de plus de 60 satellites naturels. Les premières lunes de Jupiter furent découvertes en 1610. Galileo Galilei découvrit à cette époque les quatre plus grands satellites du système jovien Io, Europe, Ganymède et Callisto. Ces lunes appelées depuis galiléennes, furent les premières a être observées hormis celle de la Terre. Aujourd'hui grâce aux sondes spatiales, nous avons une vue plus complète du système Jovien. C'est la série des missions Voyager qui a permis de lever le voile sur le système jovien en découvrant en 1979, Métis, Thébé et Adrastée.
Avant l'ère spatiale, les astronomes avaient découverts Amalthée (1892), Himalia (1904), Élara (1905), Pasiphaé (1908), Sinopé (1914), Lysithéa et Carmé (1938), Ananké (1951), Léda (1974) et Thémisto (1975.
Entre 1979 et 1999, aucun nouveau satellite de Jupiter ne fut découvert et il fallut attendre le 6 octobre 1999, pour que le programme Spacewatch découvre une nouvelle lune à Jupiter, Callirrhoé.

Des observations en 2000, révélèrent dix nouvelles lunes, portant le nombre de satellites à 28 après la redécouverte de Thémisto, Kalyké, Jocaste, Érinomé, Harpalyké, Isonoé, Praxidiké, Mégaclité, Taygèté, Chaldéné et S/2000 J 11. L'année suivante, onze autres lunes furent découvertes, amenant le total à 39, Hermippé, Eurydomé, Spondé, Kalé, Autonoé, Thyoné, Pasithée, Euanthé, Orthosie, Euporie et Aitné. En 2002, une seule lune, Arché, fut découverte.
En 2003 il y a la découverte de 23 nouveaux satellites, Eukélade, S/2003 J 2, S/2003 J 3, S/2003 J 4, S/2003 J 5, Hélicé, Aœdé, Hégémone, S/2003 J 9, S/2003 J 10, Kallichore, S/2003 J 12, Cyllène, S/2003 J 14, S/2003 J 15, S/2003 J 16, S/2003 J 17, S/2003 J 18, S/2003 J 19, Carpo, Mnémé, Thelxinoé et S/2003 J 23.
La plupart des 47 satellites découverts après les années 2000 sont de petites lunes de quelques kilomètres de diamètre, le plus grand atteignant à peine 9 km.
En 2006, on connaissait 63 lunes à Jupiter, le record du système solaire.