En cinq minutes : ce qu'est Ganymède
Ganymède est la plus grande lune du Système solaire. Elle tourne autour de Jupiter, mesure environ 5 270 kilomètres de diamètre et dépasse en largeur la planète Mercure. C'est aussi la seule lune connue à posséder son propre champ magnétique, et plusieurs indices laissent penser qu'un profond océan salé se cache sous sa carapace de glace. Ce mélange de taille record et d'eau cachée explique pourquoi Ganymède revient sans cesse, aussi bien en planétologie que dans la science-fiction.
Ganymède fait partie des quatre grandes lunes galiléennes, avec Io, Europe et Callisto. Vous pouvez découvrir toute la famille dans notre guide sur les lunes de Jupiter. Cette page se concentre sur Ganymède seule : de quoi elle est faite, ce que l'on sait vraiment de son océan, quelles sondes l'ont visitée et comment les écrivains s'en sont servis.
Une petite planète qui en orbite une grande
Le plus simple est d'imaginer Ganymède comme une petite planète qui se trouve tourner autour d'une plus grande. Son diamètre est d'environ 5 268 kilomètres. Mercure mesure 4 879 kilomètres, et Titan, la lune de Saturne et deuxième plus grande lune, environ 5 150. Mercure reste pourtant la plus lourde des deux, car elle est surtout faite de métal et de roche. Ganymède est composée à peu près pour moitié de roche et pour moitié de glace d'eau ; sa masse n'atteint donc qu'environ 45 % de celle de Mercure.
À l'intérieur, Ganymède est structurée en couches, comme une planète. La plupart des scientifiques pensent qu'elle possède au centre un noyau riche en métal, entouré d'un manteau rocheux, puis d'une épaisse enveloppe de glace et d'eau. Les mesures de gravité de la sonde Galileo ont montré que les matériaux lourds ont coulé vers le centre. Cela signifie que Ganymède a été autrefois assez chaude pour séparer ses ingrédients, ce que peu de lunes ont fait aussi complètement. Sa voisine Callisto semble, elle, bien moins différenciée.
- Orbite : à environ 1,07 million de kilomètres de Jupiter, un tour en 7,15 jours.
- Rotation : synchrone, si bien que la même face est toujours tournée vers Jupiter.
- Gravité : environ 1,4 mètre par seconde carrée, soit à peu près un septième de celle de la Terre.
- Température : une température moyenne en surface d'environ moins 160 degrés Celsius.
Sa découverte et son nom
Galilée a repéré Ganymède en janvier 1610. Il avait braqué une des premières lunettes astronomiques sur Jupiter et remarqué de petits points lumineux alignés à côté de la planète. Au fil des nuits, les points changeaient de place, et il en conclut qu'ils tournaient autour de Jupiter. C'était un argument de poids contre l'ancienne idée selon laquelle tout, dans le ciel, tourne autour de la Terre.
L'astronome allemand Simon Marius a affirmé avoir vu les lunes à peu près à la même époque, et c'est lui qui a proposé les noms Io, Europe, Ganymède et Callisto, dans un livre publié en 1614. Ces noms ne se sont imposés qu'au XIXe siècle. Jusque-là, les astronomes appelaient souvent Ganymède simplement Jupiter III.
Le nom vient de la mythologie grecque. Ganymède était un prince troyen si beau que Zeus, que les Romains appelaient Jupiter, l'enleva pour l'emmener sur l'Olympe, où il devint l'échanson des dieux. Parmi les quatre lunes galiléennes, c'est la seule qui porte un nom masculin.
La science établie
Voyons ce que les mesures ont établi, et ce qui relève encore de l'hypothèse raisonnée.
Deux types de terrain
La surface de Ganymède ressemble à une courtepointe. Environ un tiers est un terrain sombre, très criblé de cratères, probablement vieux de plusieurs milliards d'années. Galileo Regio en est la région sombre la plus connue. Le reste est plus clair et sillonné de longues crêtes et rainures parallèles, là où la croûte de glace a été étirée, fracturée et remodelée au fil du temps. La surface est surtout de la glace d'eau mêlée de poussières plus sombres. Fait établi : les images de Voyager et de Galileo montrent clairement les deux types de terrain.
Un champ magnétique bien à elle
Au milieu des années 1990, la sonde Galileo a survolé Ganymède et fait une découverte inattendue : la lune produit son propre champ magnétique. Aucune autre lune n'en est connue capable. La source la plus probable est un noyau de fer chaud et liquide qui brasse la matière et agit comme une dynamo, tout comme le noyau terrestre. Ce champ creuse une petite bulle magnétique à l'intérieur de celui, bien plus vaste, de Jupiter, et il engendre des aurores lumineuses autour des pôles de Ganymède. Fait établi : le champ et les aurores ont tous deux été mesurés. Les détails du noyau restent un modèle.
Un océan caché
Les relevés magnétiques de Galileo ont aussi montré que le champ de Ganymède varie en phase avec celui de Jupiter. C'est ce que l'on attendrait si une couche de matière conductrice d'électricité, comme de l'eau salée, se trouvait sous la surface. En 2015, des astronomes utilisant le télescope spatial Hubble ont observé les aurores de Ganymède et constaté qu'elles oscillaient moins qu'elles ne le feraient sans une telle couche. Leur analyse suggérait un océan d'environ 100 kilomètres de profondeur, sous quelque 150 kilomètres de glace.
Il faut prendre ces chiffres comme des estimations. Personne n'a vu l'océan directement, et certains modèles décrivent plusieurs couches de glace et d'eau empilées comme un sandwich plutôt qu'une seule mer ouverte. Comme cet océan est si profond, il pourrait contenir plus d'eau que tous les océans de la Terre réunis. Pourrait-il abriter la vie ? La question reste ouverte. Beaucoup de scientifiques jugent Europe, dont l'océan touche peut-être la roche, meilleure candidate. Spéculation : la vie dans l'océan de Ganymède. Rien n'a été découvert.
Les visites jusqu'ici
Pioneer 10 est passée près de Jupiter en 1973, et les deux sondes Voyager ont envoyé les premières images détaillées de Ganymède en 1979. La sonde Galileo a orbité autour de Jupiter de 1995 à 2003 et effectué plusieurs survols rapprochés. En juin 2021, la sonde Juno de la NASA est passée à environ 1 000 kilomètres de la surface, le survol le plus proche depuis plus de vingt ans.
Le prochain visiteur est JUICE, de l'Agence spatiale européenne, pour Jupiter Icy Moons Explorer. Lancée le 14 avril 2023, elle doit atteindre Jupiter en juillet 2031. Si le calendrier est tenu, elle commencera à orbiter autour de Ganymède en décembre 2034 et deviendra ainsi la première sonde en orbite autour d'une lune autre que la nôtre. Ses instruments cartographieront la glace, mesureront le champ magnétique et sonderont la profondeur de l'océan.
Ganymède dans la fiction
Les écrivains aiment Ganymède parce qu'elle est grande, glacée et riche en eau, ce qui en fait un lieu tout désigné pour une colonie. Dans Farmer in the Sky (1950) de Robert A. Heinlein, des familles émigrent sur Ganymède pour transformer un sol brut en terres cultivables. Dans Lucky Starr and the Moons of Jupiter (1957) d'Isaac Asimov, le héros se rend sur les lunes de Jupiter, dont Ganymède. Dans les romans de The Expanse de James S. A. Corey, Ganymède est la lune agricole qui nourrit une grande partie du Système solaire externe, et son sort devient un tournant de l'histoire.
Un point que la fiction adoucit souvent : Ganymède se trouve dans les ceintures de radiation de Jupiter. La dose reçue à sa surface est bien plus faible que sur Europe, mais elle reste très supérieure à ce que des humains pourraient supporter longtemps, et une vraie base aurait donc besoin d'un blindage.
Idées reçues
- « Elle est plus grosse que Mercure, donc ce devrait être une planète. » La taille ne suffit pas. Ganymède orbite autour de Jupiter et non du Soleil, et sa masse est bien inférieure à celle de Mercure.
- « L'océan est confirmé. » Les indices sont solides mais indirects. Ils viennent de mesures magnétiques et aurorales, pas d'un échantillon ni d'une image directe.
- « Il y a de l'air respirable. » Ganymède n'a qu'une atmosphère d'oxygène infiniment ténue, produite quand les radiations brisent la glace de surface. Elle est loin d'être respirable.
- « Europe est la seule lune avec un océan. » Europe attire le plus l'attention, mais on pense aussi que Ganymède, Callisto, Encelade autour de Saturne et probablement Titan cachent de l'eau sous leur surface.
À lire ensuite
- Les lunes de Jupiter : toute la famille, des volcans d'Io aux plus petites lunes externes.
- Europe (lune) : la voisine glacée dont l'océan est l'autre grande cible dans la recherche de vie.
- Callisto : la plus cratérisée des quatre lunes galiléennes, voisine extérieure de Ganymède.
