La NASA envisage d’explorer les océans

Publié le 10 juillet 2022 à 20:34 par

La conversation

[By David Rothery]

La NASA a récemment annoncé un financement de 600 000 dollars pour une étude sur la faisabilité d’envoyer des essaims de robots nageurs miniatures (connus sous le nom de micro-nageurs indépendants) pour explorer les océans sous les coquilles glacées des nombreux « mondes océaniques » de notre système solaire. Mais n’imaginez pas des humanoïdes métalliques nager sous l’eau comme des grenouilles. Il s’agira probablement de coins simples et triangulaires.

Pluton est un exemple d’un monde océanique probable. Mais les mondes dont les océans sont les plus proches de la surface, ce qui les rend les plus accessibles, sont Europe, une lune de Jupiter, et Encelade, une lune de Saturne.

Coupe transversale de la zone externe de la région polaire sud d’Europe montrant les panaches, la coquille de glace fracturée, l’océan d’eau liquide (nuageux à la base près des panaches hydrothermaux) et l’intérieur rocheux. NASA/JPL

La vie dans les mondes océaniques

Ces océans intéressent les scientifiques non seulement parce qu’ils contiennent tant d’eau liquide (l’océan d’Europe contient probablement environ deux fois plus d’eau que l’ensemble des océans de la Terre), mais parce que les interactions chimiques entre la roche et l’eau de l’océan pourraient soutenir la vie. En fait, l’environnement de ces océans peut être très similaire à celui de la Terre au moment où la vie a commencé.

Ce sont des environnements où l’eau qui s’est infiltrée dans la roche du fond de l’océan devient chaude et enrichie chimiquement – de l’eau qui est ensuite expulsée dans l’océan. Les microbes peuvent se nourrir de cette énergie chimique et peuvent à leur tour être mangés par des organismes plus gros. Aucune lumière du soleil ou atmosphère n’est réellement nécessaire. De nombreuses structures chaudes et rocheuses de ce type, connues sous le nom de «vents hydrothermaux», ont été documentées sur les fonds océaniques de la Terre depuis leur découverte en 1977. À ces endroits, le réseau trophique local est en effet soutenu par la chimiosynthèse (énergie provenant de réactions chimiques) plutôt que la photosynthèse (énergie du soleil).

Dans la plupart des mondes océaniques de notre système solaire, l’énergie qui chauffe leurs intérieurs rocheux et empêche les océans de geler jusqu’à la base provient principalement des marées. Cela contraste avec le réchauffement largement radioactif de l’intérieur de la Terre. Mais la chimie des interactions eau-roche est similaire.

L’océan d’Encelade a déjà été échantillonné en faisant voler le vaisseau spatial Cassini à travers des panaches de cristaux de glace qui éclatent à travers des fissures dans la glace. Et on espère que la mission Europa Clipper de la Nasa pourra trouver des panaches similaires à échantillonner lorsqu’elle commencera une série de survols rapprochés d’Europa en 2030. Cependant, pénétrer dans l’océan pour partir à l’exploration serait potentiellement beaucoup plus informatif que de simplement renifler un lyophilisé goûter.

Un atterrisseur d’Europa utilise une sonde pour faire fondre un trou dans la glace, qui libère ensuite un essaim de robots nageurs. Impression conceptuelle, pas à l’échelle. Nasa/JPL-Caltech

A la nage

C’est là qu’intervient le concept de détection avec micro-nageurs indépendants (Swim). L’idée est d’atterrir sur Europe ou Encelade (ce qui ne serait ni bon marché ni facile) à un endroit où la glace est relativement mince (pas encore localisée) et d’utiliser une sonde chauffée par radioactivité pour faire fondre un trou de 25 cm de large jusqu’à l’océan – situé à des centaines ou des milliers de mètres plus bas.

Une fois là-bas, il libérerait jusqu’à environ quatre douzaines de micro-nageurs en forme de coin de 12 cm de long pour partir à l’exploration. Leur endurance serait bien inférieure à celle du véhicule sous-marin autonome de 3,6 m de long baptisé Boaty McBoatface, qui a déjà réalisé une croisière de plus de 100 km sous les glaces de l’Antarctique.

Des micro-nageurs indépendants, déployés à partir d’une sonde ayant pénétré la croûte de glace d’une lune. Pas à l’échelle. NASA/JPL

À ce stade, Swim n’est que l’une des cinq « études de phase 2 » dans une gamme de « concepts avancés » financés dans le cadre du cycle 2022 du programme Innovative Advanced Concepts (NIAC) de la Nasa. Il y a donc encore de grandes chances que Swim devienne une réalité, et aucune mission complète n’a été définie ou financée.

Les micro-nageurs communiqueraient avec la sonde de manière acoustique (par des ondes sonores), et la sonde enverrait ses données par câble à l’atterrisseur en surface. L’étude testera des prototypes dans un réservoir d’essai avec tous les sous-systèmes intégrés.

Chaque micro-nageur pourrait explorer peut-être à seulement quelques dizaines de mètres de la sonde, limité par la puissance de sa batterie et la portée de sa liaison de données acoustiques, mais en agissant comme un troupeau, il pourrait cartographier les changements (dans le temps ou l’emplacement) de température et de salinité. . Ils peuvent même être en mesure de mesurer les changements dans la nébulosité de l’eau, ce qui pourrait indiquer la direction vers l’évent hydrothermal le plus proche.

Les limitations de puissance des micro-nageurs peuvent signifier qu’aucun ne pourrait transporter des caméras (celles-ci auraient besoin de leur propre source de lumière) ou des capteurs qui pourraient détecter spécifiquement les molécules organiques. Mais à ce stade, rien n’est exclu.

Je pense cependant que trouver des signes d’évents hydrothermaux est long. Le fond de l’océan serait, après tout, à plusieurs kilomètres sous le point de rejet du micro-nageur. Mais, pour être juste, la localisation des évents n’est pas explicitement suggérée dans la proposition Swim. Pour localiser et examiner les évents eux-mêmes, nous avons probablement besoin de Boaty McBoatface dans l’espace. Cela dit, la natation serait un bon début.

David Rothery est professeur de géosciences planétaires à l’Open University.

Cet article apparaît avec l’aimable autorisation de The Conversation et peut être trouvé dans sa forme originale ici.

Les opinions exprimées ici sont celles de l’auteur et pas nécessairement celles de The Maritime Executive.