Le télescope spatial James Webb observe la surface glacée de Ganymède

Ganymède, la plus grosse lune de Jupiter, abrite sous sa croûte glacée le plus grand océan d’eau liquide du système solaire. Pour comprendre sa formation et sa composition interne, il faut déchiffrer les indices présents à sa surface. Le télescope spatial James Webb révèle de nouveaux détails sur la texture et la nature des constituants de la surface de Ganymède. Les spectres obtenus aux longueurs d’onde infrarouges par les instruments NIRSpec1 et MIRI2  confirment que la surface est assez rugueuse et que ses premiers micromètres d’épaisseur sont globalement poreux et principalement constitués de glace d’eau cristalline. Les régions polaires sont recouvertes de davantage de glace d’eau, notamment sous forme amorphe, une phase dans laquelle les molécules de H₂O sont désordonnées.

Ces propriétés particulières de la glace polaire pourraient s’expliquer par le bombardement de particules provenant de la magnétosphère de Jupiter, plus intense aux pôles qu’à l’équateur en raison du champ magnétique de Ganymède. Ce bombardement provoque aussi la décomposition de H₂O et la formation de nouvelles molécules, tel que le peroxyde d’hydrogène (H₂O₂), détecté pour la première fois dans les régions polaires. Sur la face arrière de Ganymède, les terrains situés au bord du levant semblent recouverts d’un givre matinal, se sublimant au cours de la journée. Enfin, du dioxyde de carbone (CO₂) semble être piégé à la surface dans des minéraux ou des sels aux basses latitudes, et dans de la glace d’eau aux hautes latitudes. Il pourrait être produit par la décomposition de molécules organiques.

Ainsi, malgré les faibles températures qui y règnent, entre -180 et -110°C, et l’absence d’une atmosphère épaisse, la surface de Ganymède connaît des transformations chimiques et peut-être des variations diurnes. Ces informations contribueront à optimiser les opérations de la sonde spatiale JUICE de l’agence spatiale européenne (ESA) qui se placera en orbite autour de Ganymède en 2034.3

• 1NIRSpec (Near Infrared spectrograph) a été construit pour l’Agence Spatiale Européenne (ESA) par le consortium Astrium. Les observations de Ganymede ont été réalisées avec le mode ‘integral field unit’ (IFU).
   
• 2MIRI (Mid-Infrared Instrument) a été proposé, conçu et réalisé par un consortium Européen, sous l’égide de l’ESA, en collaboration avec le JPL. La participation française à la réalisation de cet instrument s’est effectuée à travers le Centre National d’Études Spatiales (CNES). Les observations de Ganymède ont été réalisées avec la composante MRS (medium resolution spectroscopy).
• 3Ces observations ont été acquises dans le cadre du programme Early Science Release ERS 1373 « ERS observations of the Jovian System as a demonstration of JWST’s capabilities for Solar System Science » (PIs : I. de Pater & T. Fouchet). Leur analyse est financée par l’Agence Nationale de la Recherche (programme PRESSE, ANR-21-CE49-0020-01).