Ganymède (lune)

Comparaison des tailles de la Terre, de la Lune et de Ganymède.

Avec environ 5 260 km de diamètre, Ganymède est le plus grand satellite naturel du Système solaire, légèrement plus grand que le second, Titan (5 150 km), un satellite de Saturne. Il est aussi plus grand que la planète Mercure (4 878 km) et la planète naine Pluton[27] - [1] - [28]. Dans le système jovien, le deuxième plus grand satellite est Callisto (4 821 km)[29].

Ganymède, s'il reste le plus massif de tous les satellites naturels avec 1,481 9 × 10²³ kg, représente 45 % de la masse de Mercure (3,302 × 10²³ kg) à cause de sa plus faible masse volumique (1,942 × 10³ kg/m³ contre 5,427 × 10³ kg/m³), indicatrice d'une composition interne comportant une forte proportion de glace plutôt que de roche[27] - [1] - [30]. De fait, bien qu'il soit presque une fois et demi plus grand, la gravité à la surface de Ganymède est plus faible que sur la Lune (0,146 g contre 0,165 4 g[31]).

La densité moyenne de Ganymède, 1,936 g/cm³, suggère une composition comprenant des matières rocheuses et de l’eau à parts égales, cette dernière étant principalement sous forme de glace[25] - [32]. La fraction massique de glace est 46 à 50 % plus faible que sur Callisto[33], mais sa masse totale reste la plus importante de tous les satellites planétaires du Système solaire, atteignant 2,02 fois celle de la Lune[34]. Des glaces volatiles supplémentaires comme l’ammoniac pourraient être également présentes[33] - [35]. La composition exacte de la roche de Ganymède n'est pas connue, mais elle est probablement proche de celle des chondrites ordinaires de type L/LL, qui se caractérisent par moins de fer total, moins de fer métallique, et moins d'oxyde de fer que les chondrites H. Le rapport en poids du fer par rapport au silicium est de 1,05 à 1,27 sur Ganymède, tandis que le ratio solaire est d'environ 1,8[33].

La surface de Ganymède a un albédo d’environ 43 %[36]. La glace d’eau semble être omniprésente à la surface, avec une proportion en masse de 50-90 %[25], significativement plus que pour l’ensemble de la Lune. La spectroscopie proche infrarouge a révélé la présence d’une forte bande d’absorption en glace d’eau aux longueurs d’onde 1,04, 1,25, 1,5, 2,0 et 3,0 μm[36]. Le terrain rainuré est plus brillant et sa composition est plus glacée que celle du terrain sombre[37]. L’analyse à haute-résolution des spectres proche infrarouge et ultraviolet obtenus par la sonde Galileo et depuis la Terre ont révélé des matériaux non aqueux : du dioxyde de carbone, du dioxyde de soufre, et peut-être du cyanogène, de l’acide sulfurique et des composés organiques variés[25] - [38]. Les résultats de Galileo ont aussi montré du sulfate de magnésium (MgSO₄) et peut-être du sulfate de sodium (Na₂SO₄) à la surface de Ganymède[19] - [39]. Ces sels pourraient provenir de l’océan sous-glaciaire[39].

La surface ganymédienne est asymétrique ; l’hémisphère avant[note 2] est plus brillant que l’hémisphère arrière[36]. C’est la même situation qu’Europe, mais l’inverse est également vrai pour Callisto[36]. L’hémisphère arrière de Ganymède apparaît être enrichi en dioxyde de soufre[40] - [41]. La distribution du dioxyde de carbone ne montre pas d’asymétrie hémisphérique, même si cet élément n’est pas observé au niveau des pôles[38] - [42]. Tous les cratères d’impact du satellite (sauf un) ne présentent aucun enrichissement en dioxyde de carbone, ce qui le distingue aussi de Callisto. Les niveaux de dioxyde de carbone de Ganymède se sont probablement épuisés dans le passé[42].

Représentation artistique en coupe de la structure interne de Ganymède. Les couches sont dessinées à l'échelle.

Ganymède semble être complètement différencié en un noyau de fer-sulfure de fer(II) et en un manteau de silicates[25] - [43]. Les épaisseurs exactes des couches internes dépendent de la composition supposée des silicates (dont l'olivine et le pyroxène) et de la quantité de soufre dans le noyau[33] - [43] - [44]. À cause de la présence importante d'eau et de son intérieur différencié, Ganymède est le corps céleste avec le plus faible moment d'inertie normalisé du système solaire (0,31)[25].

Dans les années 1970, les scientifiques de la NASA soupçonnent la présence d'un épais océan entre deux couches de glace, l'une en haut et l’autre en bas[25] - [45] - [43] - [46] - [47]. Dans les années 1990, la sonde Galileo de la NASA survole Ganymède et confirme l'existence de l'océan lunaire. Une étude publiée en 2014 prenant en compte la thermodynamique réaliste pour l'eau et les effets du sel suggère que Ganymède pourrait posséder plusieurs couches d'océans séparées par différentes phases de glace. La couche liquide la plus basse serait juste à côté du manteau rocheux[45] - [48] - [49] - [50]. Le contact entre la roche et l'eau pourrait être un facteur important dans l'origine de la vie[45]. L'étude mentionne aussi qu'à cause des profondeurs extrêmes (environ 800 km jusqu'au « fond marin » rocheux), les températures au bas d'un océan convectif (adiabatique) peuvent aller jusqu'à 40 K au-dessus de celles de l'interface glace-eau. En mars 2015, des chercheurs rapportent que des mesures effectuées par le télescope spatial Hubble prouvaient la présence d'un océan sous-glaciaire sur Ganymède en étudiant comment ses aurores se déplacent à la surface. Un grand océan d'eau salée contenant plus d'eau que tous les océans de la Terre réunis affecte le champ magnétique de Ganymède, et donc ses aurores[51] - [50] - [52] - [53].

L'océan de Ganymède a fait l'objet de spéculations sur son habitabilité potentielle[47] - [54].

L’existence d'un noyau liquide riche en fer est une explication naturelle de la présence d'un champ magnétique intrinsèque, tel que détecté par la sonde spatiale Galileo[55]. Les mouvements de convection du fer liquide, dont la conductivité électrique est élevée, est le générateur de champ magnétique le plus vraisemblable[56]. La densité du noyau est de 5,5–6 g/cm³ et celle du manteau de silicates est de 3,4–3,6 g/cm³[33] - [43] - [55] - [44]. Le rayon du noyau pourrait atteindre jusqu'à 500 km[55]. La température au sein du noyau est probablement de 1 500–1 700 K et la pression doit atteindre 10 GPa[43] - [55] (100 000 atm).

La frontière très nette entre Nicholson Regio (gauche de l'image) et Harpagia Sulcus (droite) à la surface de Ganymède, photographiée par la sonde Galileo.

Mosaïque d'images prises par Voyager 2 de l'hémisphère anti-jovien de Ganymède. La région sombre ancienne de Galileo Regio se trouve au nord-est. Elle est séparée de la région sombre plus petite Marius Regio à l'ouest par la bande plus brillante et jeune d'Uruk Sulcus. La glace fraîche éjectée du cratère relativement récent Osiris a créé des rayures brillantes au sud.

Représentation de Ganymède centré au niveau de la longitude 45° Ouest. Les zones sombres au nord et au sud sont les régions Perrine et Nicholson ; les cratères blancs rayés sont Tros (au nord-est) et Cisti (au sud-ouest).

La surface de Ganymède est un mélange de deux types de terrains : des régions sombres très anciennes, fortement couvertes de cratères d'impact, et des régions plus claires et plus jeunes (mais néanmoins anciennes) marquées par de nombreux sillons et dorsales. Le terrain sombre, qui occupe à peu près un tiers de la surface[57], contient des argiles et des matières organiques qui pourraient indiquer la composition des impacteurs à partir desquels s'accrétèrent les satellites joviens[58] - [59].

Le mécanisme de réchauffement requis pour la formation du terrain rainuré de Ganymède est un problème non résolu des sciences planétaires. Le point de vue moderne est que la topographie de ce terrain est de nature tectonique[25]. Il est suggéré que le cryovolcanisme n'a joué qu'un rôle mineur, s'il en a eu un[25]. Les forces qui ont causé dans la lithosphère glacée de Ganymède les tensions nécessaires pour démarrer l'activité tectonique pourraient être liées aux épisodes passés de réchauffement par effet de marée, peut-être provoquées lorsque le satellite a traversé des résonances orbitales instables[25] - [60]. Il se peut que le fléchissement de marée de la glace ait réchauffé l'intérieur et tendu la lithosphère, conduisant au développement de failles formant des horsts et des grabens, ce qui effaça le terrain sombre ancien sur 70 % de la surface[25] - [61]. Il se peut aussi que la formation du terrain rainuré soit liée à la formation précoce du cœur et du réchauffement par effet de marée qui a suivi à l'intérieur de la lune, ce qui pourrait avoir causé une légère expansion de Ganymède de l'ordre de 1–6 % due aux transitions de phase dans la glace et de la dilatation thermique[25]. Durant l'évolution qui suivit, il se peut que des panaches profonds d'eau chaude soient remontés du cœur vers la surface du satellite, conduisant à une déformation tectonique de la lithosphère[62]. La chaleur radioactive à l'intérieur du satellite est la source de chaleur la plus probable. C'est elle qui permet l'existence d'un océan sous-glaciaire. Des modèles de recherche ont révélé que si l'excentricité orbitale était d'un ordre de magnitude plus grand qu'aujourd'hui (comme cela aurait pu être dans le passé), le réchauffement par effet de marée aurait été une source de chaleur plus importante que le réchauffement d'origine radioactive[63].

Les cratères Gula et Achelous (en bas de l'image) dans le terrain rainuré de Ganymède, avec des « piédestaux » d'éjectas et des remparts.

Tous les terrains comportent des traces de cratères d'impact, mais leur nombre est particulièrement important pour les parties sombres, lesquelles apparaissent en être criblées et ont grandement évolué en fonction des impacts reçus[25]. Le terrain strié plus clair contient beaucoup moins de traces d'impacts, lesquels sont de faible importance du fait de son évolution tectonique[25]. La densité de ces cratères donne un âge de 4 milliards d'années pour les régions sombres, similaire à celui des hauts plateaux de la Lune, et plus jeune pour les régions claires, mais sans pouvoir déterminer de combien[64]. Il est possible que Ganymède ait fait l’objet comme la Lune d'une période de bombardement intense il y a 3,5 à 4 milliards d'années[64]. Si c'est le cas, alors la vaste majorité des impacts s'est produite à cette époque, le taux de bombardement étant beaucoup plus faible depuis[34]. Les cratères recouvrent certains sillons et sont cisaillés par d'autres, indiquant que ceux-ci sont anciens. Des cratères plus jeunes, comportant des raies d'éjectas, sont également visibles[65] - [34]. À la différence de ceux de la Lune et de Mercure, les cratères de Ganymède sont assez plats, ne présentant pas les anneaux et les dépressions centrales qui sont communs sur ces corps. Il est possible que cela soit dû à la nature de la croûte de glace de Ganymède qui peut s'écouler et adoucir les reliefs. Les cratères anciens dont le relief a disparu et qui n'ont laissé qu'une sorte de cratère « fantôme » sont connus sous le nom de palimpsestes[34].

Une des structures importantes sur Ganymède est d'ailleurs une plaine sombre nommée Galileo Regio, ainsi qu'une série de sillons concentriques, probablement créés lors d’une période d’activité géologique[66].

Ganymède possède aussi des calottes polaires, probablement composées de glace d'eau. Le givre s'étend jusqu'à 40° de latitude[19]. Ces calottes polaires ont été observées pour la première fois par la sonde Voyager. Les théories au sujet de la formation des calottes incluent la migration de l'eau aux hautes latitudes et le bombardement de la glace par le plasma. Les données de Galileo suggèrent que la seconde explication est valide[67]. La présence d'un champ magnétique sur Ganymède a pour conséquence un bombardement plus intense en particules chargées à la surface des régions polaires non protégées ; une pulvérisation qui conduit à la redistribution des molécules d'eau, avec le givre migrant au niveau des zones localement plus froides au sein des régions polaires[67].

Ganymède possède une bosse équatoriale d'environ 600 km de diamètre et trois kilomètres de haut. Sa découverte a été annoncée en mars 2015[68].

Carte géologique de Ganymède (11 février 2014).

Un cratère nommé Anat fournit le point de référence pour mesurer la longitude sur Ganymède. Par définition, Anat est à 128 degrés de longitude[69].

Comme pour les autres objets du Système solaire, la toponymie de la surface de Ganymède obéit à une nomenclature stricte de la part de l'Union astronomique internationale[70] :

• les catenae sont nommées d'après des divinités et héros des civilisations du Croissant fertile. Seuls quatre sont nommés : Enki, Khnum, Nanshe et Terah[71] ;
• les cratères portent également de tels noms, comme Gilgamesh, Ilos ou Nidaba. Ganymède compte 131 cratères nommés[72] ;
• les faculae sont nommées d'après des lieux associés aux mythes égyptiens, comme Memphis ou Thèbes. Ganymède en compte 17[73] ;
• les fossae le sont d'après des divinités du Croissant fertile : Lakhamu, Lakhmu et Zu[74] ;
• les paterae font référence à des canaux asséchés de la région du Croissant fertile. Ganymède en compte 6 nommés[75] ;
• les cinq regiones rendent hommage aux astronomes ayant découvert les satellites de Jupiter : Barnard, Galileo, Marius, Nicholson et Perrine[76] ;
• les sulci portent les noms de lieux associés aux mythes du Croissant fertile[77].

En 1972, une équipe d'astronomes indiens, britanniques et américains travaillant à Java et à Kavalur affirma avoir détecté une atmosphère fine autour du satellite durant une occultation, durant laquelle Jupiter et lui passèrent devant une étoile[78]. Elle estima une pression à la surface d'environ 0,1 Pa[78]. Cependant, Voyager 1 observa en 1979 l'occultation de l'étoile κ Centauri lors de son survol de la planète et fournit des résultats différents[79]. Les mesures d'occultation ont été conduites dans le spectre ultraviolet (dans des longueurs d'onde inférieures à 200 nm) ; elles étaient bien plus sensibles à la présence de gaz que les mesures de 1972 dans le spectre visible. Aucune atmosphère ne fut révélée par les données de Voyager. La limite haute de la densité numérique des particules de surface fut établie à 1,5 × 10⁹ cm⁻³, ce qui correspond à une pression de surface de moins de 2,5 µPa[79]. Cette dernière valeur est plus basse de presque cinq ordres de grandeur que l’estimation de 1972[79].

Carte en fausses couleurs des températures à la surface de Ganymède.

Malgré les données de Voyager, des preuves de l'existence d'une atmosphère d'oxygène ténue sur Ganymède, une exosphère très similaire à celle trouvée sur Europe, furent trouvées par le télescope spatial Hubble en 1995[80] - [81]. Il observa en fait la lumière du ciel nocturne de l'oxygène atomique (O) dans l'ultraviolet lointain au longueurs d'onde 130,4 nm et 135,6 nm. Une telle luminescence est excitée lorsque de l'oxygène moléculaire est dissocié par des impacts d'électrons[80], preuve de l’existence d'une atmosphère significative composée majoritairement de molécules de dioxygène (O₂). La densité numérique de surface se situe probablement entre 1,2 × 10⁸ cm⁻³ et 7 × 10⁸ cm⁻³, ce qui correspond à une pression de surface entre 0,2 µPa et 1,2 µPa[80] - [note 3]. Ces valeurs sont en accord avec la valeur maximale établie par Voyager en 1981. L'oxygène n'est pas une preuve de l'existence de la vie ; les chercheurs supposent qu'elle est produite lorsque la glace d'eau à la surface de Ganymède est séparée en hydrogène et en oxygène par radiation, avec l’hydrogène perdu dans l'espace bien plus rapidement du fait de sa masse atomique faible[81]. La luminescence observée sur Ganymède n'est pas aussi spatialement homogène que celle d'Europe. Le télescope spatial Hubble observa deux points brillants situés dans les hémisphères Nord et Sud vers environ 50° de latitude, exactement là où se trouve la limite entre les lignes ouvertes et fermées du champ magnétique ganymédien (cf. infra)[82]. Les points brillants sont probablement des aurores polaires créées par la précipitation de plasma le long des lignes de champ ouvertes[83].

L'existence d'une atmosphère neutre implique celle d'une ionosphère, car les molécules d'oxygène sont ionisées par les impacts d'électrons énergétiques provenant de la magnétosphère[84] et le rayonnement ultraviolet extrême[85]. Cependant, la nature de l'ionosphère ganymédienne est aussi controversée que la nature de son atmosphère. En effet, certaines mesures de Galileo retrouvèrent une densité d'électrons élevée à proximité de Ganymède, suggérant ainsi une ionosphère, tandis que d'autres ne réussirent pas à détecter quoi que ce soit[85]. La densité d'électrons près de la surface est estimée par différentes sources entre 400 cm⁻³ et 2 500 cm⁻³[85]. En 2008, les paramètres de l'ionosphère de Ganymède ne sont pas encore bien limités.

Une autre preuve de l’existence d'une atmosphère d’oxygène provient des détections spectrales des gaz piégés dans la glace à la surface de Ganymède. La détection des bandes spectrales de l’ozone (O₃) fut annoncée en 1996[86]. En 1997, une analyse spectroscopique révéla les caractéristiques d'absorption de dimères d'oxygène moléculaire (ou molécule diatomique). Ce genre d'absorption ne peut se produire que si l'oxygène est dans une phase dense. Le meilleur candidat est de l'oxygène moléculaire piégé dans la glace. La profondeur des bandes d’absorption de dimères dépend de la latitude et de la longitude et non de l'albédo de surface ; elles tendent à s'amenuiser avec l'augmentation de la latitude sur Ganymède, tandis que celles de l'O₃ montrent une tendance opposée[87]. Une expérience de laboratoire a trouvé que l'O₂ ne produit pas de groupements ou de bulles, mais plutôt une dissolution dans la glace à la température relativement chaude de la surface de Ganymède, à 100 K (−173 °C)[88].

Une recherche de sodium dans l'atmosphère en 1997 à la suite de sa découverte sur Europe ne donna rien. Le sodium est au moins 13 fois moins abondant autour de Ganymède que d'Europe, peut-être à cause d'un manque relatif à sa surface ou parce que sa magnétosphère repousse les particules énergétiques[89]. L'atome d'hydrogène est un autre composant mineur de l'atmosphère ganymédienne. Des atomes d'hydrogène furent observés jusqu'à 3 000 km de la surface de Ganymède. Leur densité à la surface est d'environ 1,5 × 10⁴ cm⁻³[90].

Le premier survol de Ganymède par la sonde Galileo a permis de découvrir que Ganymède possède son propre champ magnétique, contenu dans la magnétosphère de Jupiter. Ganymède est le seul satellite naturel présentant une magnétosphère[34]. Le champ magnétique intrinsèque de Ganymède est probablement engendré de façon similaire à celui de la Terre, par déplacement de matériau conducteur dans ses couches internes, probablement dans son noyau métallique. Ganymède possède également un champ magnétique induit, indiquant qu'il possède une couche qui agit comme un conducteur. L'hypothèse est que ce matériau conducteur est une couche d'eau liquide contenant du sel, située à 150 km sous la surface et prise en sandwich entre deux couches de glace de densités différentes[91].

Ganymède est le corps solide le plus concentré connu dans le Système solaire, ce qui suggère qu'il est totalement différencié et possède un noyau métallique. Le champ magnétique de Ganymède serait produit par convection thermique dans le noyau. Des mouvements de convection à l'intérieur du manteau se sont peut-être produits par le passé[91].

Champ magnétique du satellite jovien Ganymède, qui est intégré dans la magnétosphère de Jupiter. Les lignes de champ fermées sont soulignées par une couleur verte.

La sonde Galileo a effectué six survols rapprochés de Ganymède durant la période 1995-2000 (G1, G2, G7, G8, G28 et G29)[56] et découvrit que Ganymède a un moment magnétique permanent (intrinsèque) indépendant du champ magnétique de Jupiter[92]. La valeur du moment est d'environ 1,3 × 10¹³ T m³[56], ce qui est trois fois plus que le moment magnétique de Mercure. Le dipôle magnétique est incliné de 176° par rapport à l'axe de rotation, ce qui signifie qu'il est dirigé contre le moment magnétique de Jupiter[56]. Son pôle nord se trouve sous le plan orbital. Le champ magnétique du dipôle créé par ce moment permanent a une intensité de 719 ± 2 nT au niveau de l’équateur de Ganymède[56], soit plus puissant que le champ magnétique jovien à la distance de Ganymède (environ 120 nT)[92]. Le champ équatorial de Ganymède est dirigé contre celui de Jupiter, ce qui rend possible la reconnexion. La force du champ intrinsèque est deux fois plus importante aux pôles qu'à l'équateur (1 440 nT)[56].

Le moment magnétique permanent découpe une partie de l'espace autour de Ganymède, créant une minuscule magnétosphère intégrée à celle de Jupiter, en faisant ainsi la seule lune du système solaire avec cette caractéristique[92]. Son diamètre est de 4–5 R_G (R_G = 2 631,2 km)[93]. La magnétosphère ganymédienne a une région de lignes de champ fermées situées sous les 30° de latitude, là où les particules chargées (électrons et ions) sont piégées, créant une sorte de ceinture de Van Allen[93]. L'espèce principale d'ion dans la magnétosphère est l'oxygène ionisé (O⁺)[85], ce qui cadre bien avec l'atmosphère d'oxygène ténue de Ganymède. Dans les régions de banquise polaire, à des latitudes supérieures à 30°), les lignes du champ magnétique sont ouvertes, connectant Ganymède avec l'ionosphère de Jupiter[93]. Dans ces zones, des électrons et des ions énergiques (de plusieurs dizaines de milliers d'électron-volts) ont été détectés[84], ce qui pourrait être la cause des aurores polaires observées autour des pôles du satellite[82]. De plus, les ions lourds se précipitent en continu sur la surface polaire de Ganymède, pulvérisant et assombrissant la glace[84].

L'interaction entre le plasma des atmosphères ganymédienne et jovienne ressemble beaucoup à celle entre le vent solaire et la magnétosphère terrestre[93] - [94]. Le plasma en co-rotation avec Jupiter influence le côté de la traînée de la magnétosphère du satellite pratiquement comme le fait le vent solaire sur la magnétosphère de la Terre. La différence principale est que la vitesse du flot de plasma est supersonique dans le cas de la Terre et subsonique dans le cas de Ganymède. À cause de ce flot subsonique, il n'y a pas d'arc de choc dans l'hémisphère de la queue magnétique de Ganymède[94].

En plus d'un moment magnétique induit, Ganymède possède un champ magnétique dipolaire induit[56]. Son existence est connectée avec la variation du champ magnétique jovien à proximité du satellite. Le moment induit est dirigé radialement vers ou depuis Jupiter suivant la direction de la partie variable du champ magnétique planétaire. Le moment magnétique induit est d'un ordre de magnitude plus faible que l'intrinsèque. L'intensité du champ magnétique induit au niveau de l'équateur magnétique est d'environ 60 nT, soit la moitié du champ jovien ambiant[56]. Le champ magnétique induit de Ganymède est similaire à ceux de Callisto et d'Europe, indiquant que cette lune a elle aussi un océan sous-glaciaire à haute résistivité[56].

Puisque la structure interne de Ganymède est complètement différenciée et possède un cœur métallique[25] - [55], son champ magnétique propre est probablement engendré d'une manière similaire à celui de Terre, c'est-à-dire comme résultat du mouvement de matériaux conducteurs à l'intérieur[56] - [55]. Le champ magnétique détecté autour de Ganymède est probablement causé par convection compositionnelle dans son cœur[55] s'il est produit par un effet dynamo, ou par magnéto-convection[56] - [95].

Malgré la présence d'un cœur en fer, la magnétosphère de Ganymède reste une énigme, notamment en raison de l’absence de cet élément pour des astres semblables[25]. Certaines recherches ont suggéré qu'étant donnée sa relative petite taille, le cœur devrait s'être refroidi suffisamment pour atteindre le point où les mouvements de fluides et le champ magnétique auraient dû s'arrêter. Une explication serait que les mêmes résonances orbitales proposées au sujet des perturbations de sa surface auraient permis au champ magnétique de persister. Avec l’excentricité de Ganymède produisant un effet de pompage et le chauffage de marée s’accroissant pendant ces résonances, le manteau pourrait avoir réchauffé le cœur et ainsi avoir évité son refroidissement[61]. Une autre explication propose les restes de magnétisation des roches silicatés du manteau, ce qui serait possible si le satellite avait un champ engendré par dynamo beaucoup plus important dans le passé[25].

En 1999, un disque de débris en forme d'anneau a été mis en évidence par le détecteur de poussières Heidelberg embarqué à bord de Galileo, tout comme pour Europe et Callisto[96].

Sa découverte a été annoncée le 2 juin 1999 par un communiqué de presse de l'Institut Max-Planck de physique nucléaire et de la NASA[97] - [98].

Ganymède en 1973 par Pioneer 10.

Quelques sondes survolant ou orbitant Jupiter ont exploré Ganymède de plus près, y compris quatre survols dans les années 1970 et plusieurs passages dans les années [1990 et 2000.

Pioneer 10 s’est approchée en premier en 1973 et Pioneer 11 en 1974[113]. Ces sondes ont renvoyé des informations sur le satellite[114], avec une détermination plus précise des caractéristiques physiques et une résolution de 400 km des éléments de la surface[115]. La distance la plus proche entre Pioneer 10 et Ganymède a été de 446,250 km[116].

La sonde Voyager.

Voyager 1 et Voyager 2 ont été les suivantes, passant à côté de Ganymède en 1979. Elles ont précisé sa taille et révélé qu’elle est supérieure à celle de Titan, une lune de Saturne que l’on croyait auparavant être plus grosse[117]. Le terrain rainuré a aussi été aperçu[118].

En 1995, la sonde Galileo s'est placée en orbite autour de Jupiter, puis a effectué six survols d’exploration rapprochés de Ganymède entre 1996 et 2000[19]. Ces survols sont G1, G2, G7, G8, G28 et G29[56]. Lors de son survol le plus proche, G2, Galileo passa à seulement 264 km de la surface de Ganymède[56]. On a découvert le champ magnétique ganymédien durant le survol G1 de 1996[119] tandis que la découverte de l’océan a été annoncée en 2001[56] - [19]. Galileo a transmis un grand nombre d’images spectrales et découvert quelques-uns des composés non glacés de la surface de Ganymède[38]. La sonde qui a exploré le plus récemment Ganymède de près était New Horizons, qui passa à proximité en 2007 sur son chemin pour Pluton. New Horizons réalisa les cartes de la topographie et de la composition de Ganymède alors qu'il passait à grande vitesse[120] - [121].

L'Europa Jupiter System Mission (EJSM) était un projet de mission commun entre la NASA et l'ESA pour explorer de nombreuses lunes de Jupiter, dont Ganymède. Une date de lancement avait été proposée pour 2020. En février 2009, les agences annoncèrent que la priorité a été donnée à cette mission face à la Titan Saturn System Mission[122]. L'EJSM était composée du Jupiter Europa Orbiter de la NASA, du Jupiter Ganymede Orbiter de l'ESA, et éventuellement du Jupiter Magnetospheric Orbiter de Agence d'exploration aérospatiale japonaise. La contribution de l’ESA a été confrontée à une compétition financière d'autres projets de cette agence[123], mais le 2 mai 2012, la partie Européenne de la mission, renommée Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE), a reçu un créneau de lancement L1 avec une Ariane 5 pour 2022 dans le programme scientifique Cosmic Vision de l'ESA[124]. La sonde orbitera autour de Ganymède et conduira plusieurs études de Callisto et d'Europe par survols[125].

Un orbiteur autour de Ganymède basé sur la sonde Juno a été proposé en 2010 pour la Planetary Science Decadal Survey[126]. Les instruments probables comprenaient une caméra à résolution moyenne, un magnétomètre à grille de flux, un spectromètre à imageries visible et proche-infrarouge, un altimètre laser, des paquets de plasma à faible et à haute énergies, un spectromètre de masse ionique et neutre, un spectromètre à imagerie ultraviolette, un capteur d'ondes radio et plasma, une caméra à angle étroit, et un radar de sous-surface[126].

L’Institut de recherche spatiale de l'Académie des sciences de Russie a évoqué la mission Laplace-P, avec un accent mis sur l’astrobiologie[127]. Cet atterrisseur pour Ganymède serait une mission partenaire de JUICE[127] - [128]. Si le projet est sélectionné, le lancement aurait lieu en 2024, encore que son calendrier pourrait être révisé et aligné sur celui de JUICE[127]. Fin 2013, le gouvernement russe a alloué 50 millions de roubles à la mission Laplace-P, ancien nom du projet, pour une proposition technique en 2015[129]. Une vidéo promotionnelle de Roscosmos postée en 2016 suggère quant à elle un lancement pour la décennie suivante, si la Russie arrive à surmonter les difficultés techniques et financières pesant sur la mission[130] - [131].

Une autre proposition pour orbiter autour de Ganymède était le Jupiter Icy Moons Orbiter. Il était conçu pour utiliser la fission nucléaire afin de fournir de l’électricité à la sonde, un moteur ionique pour la propulsion, et aurait étudié Ganymède de façon plus détaillée qu’auparavant[132]. Cependant, la mission a été annulée en 2005 en raison de coupes budgétaires[133]. Une autre ancienne proposition était « The Grandeur of Ganymede » (en français, « la Grandeur de Ganymède »)[59].

Ganymède a fait l'objet d'une colonisation (voire d'une terraformation) dans plusieurs œuvres notoires de science-fiction (SF). C'est ainsi le cas dans :

• Farmer in the Sky de Robert A. Heinlein, un roman publié en 1953, et d'autres de ses œuvres telles que The Rolling Stones (1952), Double Étoile (1956), Le Ravin des ténèbres (1970) et Variable Star ;
• le reste la littérature de SF du même demi-siècle, avec le roman court The Snows of Ganymede par Poul Anderson de 1954, le roman 2061 : Odyssée trois d'Arthur C. Clarke de 1987 et les deux nouvelles d'Isaac Asimov Not Final! (1941) et Victory ‘Unintentional’ de 1942[134] ;
• La série de romans et la série télévisée The Expanse (2017)[135] ;
• la série animée Cowboy Bebop, où Ganymède est aussi la lune où sont péchés les rats marins.

Vue d'artiste du vaisseau interplanétaire de Space X près de l'atmosphère de Jupiter.

La possibilité de s'établir sur Ganymède, voire de le terraformer, a été étudiée à plusieurs reprises. Ainsi, la Lifeboat Foundation publia en 2012 une étude sur la colonisation des lunes de Jupiter en tant que colonies potentielles alternatives à celle de Mars[136] - [134]. En septembre 2016, Space X révéla le projet Interplanetary Transport System, dont le rôle a été étendu au transport d'êtres humains vers des destination lointaines du Système solaire dont Europe et les autres lunes joviennes[137] - [138] - [134].

L'intérêt de ce satellite naturel s'explique par plusieurs avantages potentiels. En effet, avec sa gravité proche de celle de la Lune, les effets de la dégénérescence musculo-squelettique seraient limités et les fusées dépenseraient peu de carburant en décollant. Sa petite magnétosphère protégerait mieux les colons que sur d'autres astres. Quant à la glace d'eau présente en grande quantité dans le sous-sol, elle permettrait de générer pour les colons de l'oxygène pour respirer, de l'eau potable et du carburant à fusée. L'océan sous-glacial permettrait de faire d'importants progrès scientifiques en montant de nombreuses missions d'explorations[27] - [134].

Mais la colonisation de Ganymède devrait aussi surmonter de nombreuses difficultés. Ainsi, concernant la santé des colons, la petite magnétosphère du satellite est dominée par celle plus puissante de Jupiter, les exposant à des taux de radiation élevés, tandis que la faible gravité cause une dégénérescence des muscles et de la densité des os. Enfin, la longueur du voyage et les coûts financiers associés au manque d'infrastructure et à l'éloignement de la Terre sont des risques supplémentaires à prendre en compte[27] - [134].

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Ganymede (moon) » (voir la liste des auteurs).

• (en) Adam P. Showman, « The Galilean Satellites », Science, vol. 286, n^o 5437,‎ 1999, p. 77–84 (PMID 10506564, DOI 10.1126/science.286.5437.77, lire en ligne [PDF])

• Jupiter
• Autres lunes galiléennes : Io | Europe | Callisto
• Autres lunes de Jupiter
• L'astéroïde (1036) Ganymède
• Colonisation du Système solaire externe#Ganymède

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• « Caractéristiques de Ganymède », IMCCE (consulté le 26 août 2008)
• (en) « Jupiter: Moons: Ganymede », NASA - Solar System Exploration (consulté le 17 février 2017)
• (en) Arnett, Bill, « Ganymede », The Nine Planets, 21 octobre 1997 (consulté le 17 février 2017)
• (en) « Ganymede Crater Database », Lunar and Planetary Institute, 7 juillet 1996 (consulté le 17 février 2017)
• (en) « Ganymede from Juno », sur Astronomy Picture of the Day, NASA, 21 juin 2021 (consulté le 20 juillet 2022) (traduction française)
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