, souvent désignée par l'acronyme ou , est une mission spatiale de l'Agence spatiale européenne lancée le vers les satellites naturels de Jupiter par une fusée (VA260). La sonde spatiale doit se placer en orbite autour de Jupiter en puis étudier en les survolant à plusieurs reprises trois des quatre satellites galiléens . La sonde spatiale doit ensuite se placer en orbite autour de Ganymède en pour une étude plus approfondie qui doit s'achever en . Pour parvenir jusqu'au système jovien, la sonde utilise l'assistance gravitationnelle de la Terre à trois reprises ainsi que celle de Vénus.

L'objectif principal de la mission est de déterminer si des conditions propices à l'émergence de la vie sont présentes dans les océans sous-glaciaires qui semblent exister sur trois des quatre lunes galiléennes. Il s'agit de mesurer les caractéristiques de ces océans et de reconstituer les modalités de leur formation. Des études plus poussées seront effectuées sur Callisto et plus particulièrement Ganymède qui présente la particularité de disposer d'un champ magnétique notable. La sonde spatiale doit également faire avancer nos connaissances sur l'atmosphère et la magnétosphère de la planète Jupiter.

La sonde spatiale JUICE a une masse d'environ et utilise des panneaux solaires pour produire son électricité. Elle emporte environ d'instrumentation scientifique. Celle-ci comprend des spectromètres pour l'étude de la composition du sol et de l'atmosphère des lunes, une caméra et un altimètre pour réaliser une carte topographique de leur surface, un radar pour étudier les strates superficielles du sous-sol et notamment de la croûte de glace et des océans éventuels, une expérience de radio permettant de déduire la structure interne des astres, un magnétomètre et des instruments de mesure des champs et des particules pour déterminer les caractéristiques de l'environnement spatial.

JUICE est la première mission scientifique phare (classe L) du programme spatial scientifique de l'ESA, le programme pour la décennie 2015-2025. Le projet est lancé sous l'appellation (JGO) mais est légèrement remanié et rebaptisé à la suite de l'abandon en 2010 par la NASA de sa mission (JEO), à destination d'Europe, avec laquelle JGO forme la - Laplace (EJSM - Laplace). JUICE, opposée aux projets d'astronomie spatiale ATHENA et NGO, est sélectionnée par le comité du programme scientifique de l'ESA en . Il s'agit de la première sonde spatiale pleinement européenne à destination des planètes externes du Système solaire.

Contexte

La mission JUICE doit étudier la planète Jupiter et ses satellites.

Jupiter et les lunes galiléennes

La planète Jupiter avec son cortège de satellites constitue l'archétype des planètes géantes gazeuses présentes dans le Système solaire. Les lunes galiléennes sont les quatre plus grands satellites naturels de Jupiter. Par ordre croissant d'éloignement à la planète, il s'agit de Io, Europe, Ganymède et Callisto. Ces satellites sont parmi les plus grands objets du Système solaire à l'exception du Soleil et des huit planètes, tous étant plus grands que les planètes naines. En particulier, Ganymède est la lune la plus grande et la plus massive du Système solaire, dépassant en taille la planète Mercure. Les quatre lunes ont une densité décroissante avec la distance de Jupiter, Callisto la plus éloignée étant la moins dense. Alors que cette lune semble dépourvue d'un noyau différencié les trois autres disposent d'un noyau plus dense et d'un manteau constitué de matériaux moins denses. L'étude des environnements très différents de ces quatre lunes doit permettre d'identifier les mécanismes physiques et chimiques qui conditionnent l'évolution du système jovien.

+Principales caractéristiques des lunes galiléennes.Io Europe Ganymède Callisto Photographie (par Galileo)60x60px52px68x68px80x80pxStructure interne60px52px87px80pxRayon moyen(km)Densité(g/cm3)Demi-grand axe(km)Période orbitale(jours terrestres)Inclinaison de l'axe(degrés)Excentricité orbitalePrincipales caractéristiquesSurface très jeune400 volcans actifsNoyau métalliqueAbsence d'eauRadioactivité très élevée (3600 rem/jour)Surface très jeuneCroûte de glace flottant sur un manteau de glace plus chaudOcéan subglaciaire au contact du plancher de silicatesNoyau métallique (à confirmer)Radioactivité très élevée (500 rem/jour) Surface ancienneCroûte de glace flottant sur un manteau de glace plus chaudOcéan subglaciaire entre deux couches de glaceNoyau métallique liquidePrésence d'un champ magnétiqueRadioactivité élevée (8 rem/jour)Surface extrêmement ancienneMélange de glace et de roche mal différenciéOcéan subglaciaire entre deux couches de glacePas de noyau métalliqueRadioactivité négligeable (0,01 rem/jour)

Océans subglaciaires des lunes galiléennes

Le postulat actuel est que quatre conditions sont nécessaires (mais pas suffisantes) pour que la vie puisse apparaître sur un corps céleste : l'eau doit y être stable à l'état liquide, l'environnement doit fournir de l'énergie chimique, certains composants chimiques formés d'éléments, tels que le carbone, l'hydrogène, l'oxygène, l'azote, le soufre, doivent être présents et ces conditions doivent se maintenir sur des échelles de temps géologiques.. On définit la zone habitable d'un système stellaire comme la région où l'eau peut exister à l'état liquide à sa surface (ni trop près, ni trop loin de l’étoile). Dans le Système solaire actuellement seules la Terre et Vénus sont situées dans la zone habitable bien que, en dehors de la zone habitable, de l'eau liquide ait coulé à la surface de Mars, mais probablement pas suffisamment longtemps (quatrième condition) pour que la vie ait eu le temps de s'y développer.

En 1995 la sonde spatiale Galileo découvre que trois des quatre lunes galiléennes (Europe, Ganymède et Callisto) pourraient posséder un océan d'eau liquide dit subglaciaire sous leur croûte glacée, bien qu'elles soient largement situées en dehors de la zone habitable du Système solaire. Leur formation serait issue de la combinaison de deux facteurs : d'une part, une source de chaleur dans le noyau et le manteau du corps céleste (issue des désintégrations radioactives ou du réchauffement par effet de marée) et, d'autre part, la présence d'une couche supérieure de glace solide suffisamment épaisse pour produire une pression élevée et constituer un isolant thermique entre la température extérieure du satellite (très basse, de l'ordre de s pour Europe, par exemple) et le point où la température peut atteindre le point de liquéfaction de l'eau.

Si les autres conditions sont réunies (éléments chimiques, énergie, stabilité temporelle), cet océan subglaciaire pourrait constituer un environnement habitable permettant l'émergence d'une vie organisée. Si les géantes gazeuses, très fréquentes dans les autres systèmes planétaires, sont similaires à Jupiter, alors leurs satellites recouverts de glace pourraient constituer l'habitat le plus fréquent dans l'Univers, plus fréquent que les planètes analogues à la Terre qui nécessitent que des conditions très précises soient réunies pour que leurs océans à l'air libre puissent exister..

Ganymède

L'épaisseur de la couche de glace qui coiffe l'océan subglaciaire de Ganymède, tout comme la profondeur de celui-ci, ne sont pas connues avec précision. Ganymède présente la particularité unique parmi les satellites naturels du Système solaire de disposer d'un champ magnétique (parmi les planètes non gazeuses, seules la Terre et Mercure ont un champ magnétique). Une hypothèse a été émise sur l'origine de ce champ magnétique (des sels dissous dans l'océan subglaciaire rendraient celui-ci conducteur, ce qui permettrait la génération de champs électrique et magnétique secondaires en réaction à la rotation du champ magnétique jovien), mais elle reste à confirmer. Ganymède est un corps différencié, mais sa structure est mal connue et repose sur des hypothèses qui doivent être vérifiées. L'état d'équilibre hydrostatique doit être également confirmé en effectuant une meilleure évaluation de la déformation induite par les forces de marée produites par Jupiter. La surface de Ganymède est généralement très ancienne et présente un mélange de bassins d'impact anciens et de cratères récents avec des paysages dominés par des processus tectoniques ponctués peut-être par le cryovolcanisme. Son étude est particulièrement intéressante notamment parce qu'elle est représentative des corps glacés que l'on trouve dans le Système solaire externe. Mais sa géologie régionale et locale est mal connue, car les portions cartographiées par la sonde spatiale Galileo, avec une résolution meilleure que par pixel, représentent moins de 1 % de sa surface totale.

Callisto

Callisto possède la surface la plus cratérisée de tous les corps du Système solaire et c'est à ce titre un témoin idéal de la formation du système jovien. Moins dense que les autres lunes galiléennes, elle est composée d'un mélange mal différencié de roches et de glaces et sans doute d'un noyau de silicates. La taille de l'océan subglaciaire et sa position par rapport à la surface sont à préciser. Pratiquement de la même taille que Mercure, Callisto est cependant trois fois moins dense qu'elle. Callisto est située à la limite de la magnétosphère de Jupiter et ne subit donc pas le rayonnement qui rend les autres lunes galiléennes inhabitables.

Europe

Avec un diamètre de , Europe est légèrement plus petite que la Lune. Elle est principalement constituée de roches silicatées et d'une croûte de glace d'eau, ainsi que probablement d'un noyau de fer et de nickel. Elle possède une très mince atmosphère, composée principalement d'oxygène. Sa surface présente notamment des stries glaciaires et des fissures appelées lineae, mais peu de cratères d'impact. Europe possède la surface la plus lisse de tous les objets célestes connus du Système solaire. Cette surface jeune et sans relief associée à la présence d'un champ magnétique induit conduit à l'hypothèse que, malgré une température de surface moyenne de , elle posséderait un océan d'eau souterrain d'une profondeur de l'ordre de qui pourrait éventuellement abriter une vie extraterrestre. Le modèle prédominant suggère que le réchauffement par effet de marée dû à son orbite légèrement excentrique permet à l'océan de rester liquide et entraînerait un mouvement de glace similaire à la tectonique des plaques, la première activité de ce type constatée sur un autre objet que la Terre. Du sel observé sur certaines caractéristiques géologiques suggère que l'océan interagit avec la croûte, fournissant également une source d'indices pour déterminer si Europe pourrait être habitable. En outre, le télescope spatial Hubble a détecté l'émission de panaches de vapeur d'eau similaires à ceux observés sur Encelade, une lune de Saturne, qui seraient causés par des geysers en éruption et qui permettraient éventuellement de détecter des traces de vie.

Atmosphère de Jupiter

L'atmosphère de Jupiter est la plus importante des atmosphères des planètes du Système solaire. Elle est composée principalement d'hydrogène et d'hélium ; les autres composants chimiques sont présents seulement en petite quantité, dont le méthane, l'ammoniac, le sulfure d'hydrogène et l'eau. Ce dernier composant n'a pas été observé directement, mais il se trouverait dans les profondeurs de l'atmosphère. Il y a environ trois fois plus d'oxygène, d'azote, de soufre et de gaz nobles dans l'atmosphère jovienne que dans le Soleil..