Une nouvelle substance créée dans un laboratoire sur Terre pourrait se former à la surface et au fond des océans profonds d’Europe, selon les chercheurs.
On pense que les stries rouges qui traversent la surface de la lune de Jupiter sont un mélange gelé d’eau et de sels, mais leur signature chimique ne correspond à aucune substance connue sur Terre.
Les chercheurs ont peut-être résolu l’énigme en découvrant un nouveau type de cristal solide qui se forme lorsque l’eau et le sel de table se combinent dans des conditions froides et à haute pression.
L’étude, publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciencesannonce une nouvelle combinaison de deux des substances les plus courantes sur Terre : l’eau et le chlorure de sodium, ou sel de table.
« Le sel et l’eau sont très familiers aux conditions terrestres. Mais au-delà de cela, nous sommes totalement dans le noir. »
« Il est rare aujourd’hui d’avoir des découvertes fondamentales en science », déclare l’auteur principal Baptiste Journaux, professeur adjoint par intérim de sciences de la Terre et de l’espace à l’Université de Washington.
« Le sel et l’eau sont très familiers aux conditions terrestres. Mais au-delà, nous sommes totalement dans le noir. Et maintenant nous avons ces objets planétaires qui ont probablement des composés très familiers, mais dans des conditions très exotiques. Nous devons refaire toute la science minéralogique fondamentale que les gens ont faite au 19e siècle, mais à haute pression et à basse température. C’est une période passionnante. »
À des températures froides, l’eau et les sels se combinent pour former un réseau rigide de glace salée, connu sous le nom d’hydrate, qui est maintenu en place par une liaison hydrogène. Le seul hydrate connu auparavant pour le chlorure de sodium était une structure simple avec une molécule de sel pour deux molécules d’eau.
Mais les deux nouveaux hydrates, qui se trouvent à des pressions modérées et à des températures basses, sont étonnamment différents. On a deux chlorures de sodium pour 17 molécules d’eau ; l’autre a un chlorure de sodium pour 13 molécules d’eau. Cela expliquerait pourquoi les signatures de surface des lunes de Jupiter sont plus « aqueuses » que prévu.
« Il a la structure que les planétologues attendaient », déclare Journaux.
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 stocker l’énergie, dit Journaux.
L’expérience consistait à comprimer une petite quantité d’eau salée dans des installations synchrotron en France, en Allemagne et aux États-Unis entre deux diamants de la taille d’un grain de sable, pressant le liquide jusqu’à 25 000 fois la pression atmosphérique standard. Les diamants transparents ont permis à l’équipe d’observer le processus au microscope.
« Nous essayions de mesurer comment l’ajout de sel modifierait la quantité de glace que nous pourrions obtenir, car le sel agit comme antigel », explique Baptiste. «Étonnamment, lorsque nous avons poussé, ce que nous avons vu, c’est que ces cristaux auxquels nous ne nous attendions pas ont commencé à se développer. C’était une découverte très fortuite.
Ces corps planétaires « sont, à mon avis, le meilleur endroit de notre système solaire pour découvrir la vie extraterrestre… »
De telles conditions de froid et de haute pression créées en laboratoire seraient courantes sur les lunes de Jupiter, où les scientifiques pensent que 5 à 10 kilomètres (3 à 6 miles) de glace couvriraient des océans de plusieurs centaines de kilomètres d’épaisseur, avec des formes de glace encore plus denses possibles. au fond.
« La pression ne fait que rapprocher les molécules, de sorte que leur interaction change – c’est le principal moteur de la diversité des structures cristallines que nous avons trouvées », explique Journaux.
Une fois les hydrates nouvellement découverts formés, l’une des deux structures est restée stable même après la libération de la pression.
« Nous avons déterminé qu’il reste stable à la pression standard jusqu’à environ moins 50 °C. Donc, si vous avez un lac très salé, par exemple en Antarctique, qui pourrait être exposé à ces températures, cet hydrate nouvellement découvert pourrait y être présent », a déclaré Journaux. dit.
L’équipe espère fabriquer ou collecter un échantillon plus important pour permettre une analyse plus complète et vérifier si les signatures des lunes glacées correspondent aux signatures des hydrates nouvellement découverts.
Deux missions à venir exploreront 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 NASA se lancera sur Titan, la lune de Saturne, en 2026. La découverte aidera à mieux cibler votre rechercher des signatures de vie.
« Ce sont les seuls corps planétaires, autres que la Terre, où l’eau liquide est stable aux échelles de temps géologiques, ce qui est crucial pour l’émergence et le développement de la vie », explique Journaux.
« Ils sont, à mon avis, le meilleur endroit de notre système solaire pour découvrir la vie extraterrestre, nous devons donc étudier leurs océans et intérieurs exotiques pour mieux comprendre comment ils se sont formés, ont évolué et peuvent contenir de l’eau liquide dans les régions froides du soleil. système. , si loin du soleil.
La NASA a financé les travaux. D’autres co-auteurs sont du German Electron Synchrotron à Hambourg ; le Centre Européen de Synchrotron en France ; l’Institut suisse de géochimie et de pétrologie; le géoinstitut bavarois de géochimie expérimentale et de géophysique en Allemagne ; le Jet Propulsion Laboratory de la NASA ; et l’Université de Chicago.
Fontaine: université de washington
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