Planète géante composée principalement de gaz, Jupiter est la plus grande planète de notre système solaire. Très lumineuse dans le ciel nocturne, elle est connue depuis l’aube de l’humanité. Cependant, il fallut attendre les premiers instruments d’observation pour découvrir les satellites naturels de Jupiter. C’est Galilée qui, en 1610, observa pour la première fois, à travers sa lunette astronomique, des points lumineux semblant tourner autour de la planète. Il découvrit alors les quatre satellites, dits galiléens : Io, Europe, Ganymède et Callisto.
Avec l’amélioration des instruments et les premières sondes spatiales, de nombreux autres satellites furent découverts par la suite. En février 2026, on dénombre pas moins de 95 lunes. En 1979, la sonde spatiale Voyager 1 découvrit également un anneau très fin autour de la planète.
Les satellites galiléens
Io
Les satellites galiléens sont, de loin, les quatre plus grandes lunes de Jupiter. La plus proche de la planète se nomme Io. Il s’agit d’un satellite de 3 643 km de diamètre situé à environ 420 000 km de Jupiter. Des dimensions proches de la Lune qui se situe à une distance moyenne de 380 000 km de la Terre pour un diamètre de 3 474 km. Cependant, contrairement à la Lune, Io a la particularité d’être l’objet le plus actif du Système solaire. En effet, les images prises par les différentes sondes ont observé plus de 400 volcans actifs à sa surface. Cette activité est due à l’intense attraction gravitationnelle subie par Io à cause de sa proximité avec Jupiter. Comme dans le cas des marées créées par la Lune sur les océans terrestres, l’attraction de Jupiter crée des marées qui peuvent soulever la surface d’Io d’une centaine de mètres.
Europe
À environ 670 000 km, on trouve le satellite Europe. D’un diamètre de 3 122 km, il s’agit du plus petit satellite galiléen. Très différente de la surface volcanique d’Io, Europe est recouverte d’une épaisse croûte glacée. Les observations de cette surface par les sondes Voyager et Galileo ont rapidement laissé supposer qu’un océan d’eau liquide pourrait se trouver sous la glace. En effet, à environ 30 kilomètres sous la glace, les conditions de pression et de température permettent de trouver à nouveau de l’eau liquide sur une centaine de kilomètres d’épaisseur.
Cet océan en contact direct avec le manteau rocheux est un très bon candidat pour détecter des traces de vie. C’est pourquoi, la sonde Europa Clipper a été envoyée en 2024 pour étudier en détail le satellite. Elle devrait arriver vers Jupiter en 2030. L’objectif de cette mission est en particulier de valider la présence d’un océan et d’étudier la surface de la lune. En effet, cette surface a la particularité d’être âgée de moins de 100 millions d’années. Il y aurait donc une activité technique ou volcanique (glacée) pour renouveler régulièrement la surface.
Ganymède
Le satellite Ganymède est également très intriguant. Située à environ 1 million de kilomètres de Jupiter, c’est la plus grande lune du système solaire. Avec un diamètre d’environ 5 260 km, elle est même plus grande que Mercure (4 880 km). La lune possède également un fort champ magnétique qui interagit avec celui de sa planète. Enfin, comme pour Europe, elle est composée d’une épaisse croûte de glace et d’un potentiel océan liquide.
L’épaisseur de la croûte glacée de Ganymède serait comprise entre 120 et 170 km. Cette croûte est plus âgée que celle d’Europe (de deux à plus de quatre milliards d’années). Cela montrerait que Ganymède est beaucoup moins active que sa voisine. De plus, contrairement à Europe, une seconde couche de glace serait située sous l’océan liquide. Un environnement moins propice à la vie telle que nous la connaissons sur Terre mais qui reste très intéressant. C’est pourquoi, la sonde européenne Juice a été envoyée en 2023 pour étudier le satellite et devrait arriver autour de Jupiter vers 2031.
Callisto
Satellite galiléen le plus distant de Jupiter, Callisto orbite à une distance d’environ 1 900 000 km de la planète. Bien que généralement moins populaire que les trois autres lunes, Callisto reste un objet très intéressant. Il s’agit de la seconde plus grande lune de Jupiter avec un diamètre d’environ 4 820 km. De plus, comme Europe et Ganymède, sa surface glacée pourrait également abriter un océan d’eau liquide. Callisto possède également la surface la plus ancienne et cratérisée des quatre. En effet, des cratères d’impact recouvrent presque toute la surface qui daterait quasiment de la formation du satellite.
Pourquoi Io est aussi sèche ?
Lorsque l’on observe les satellites galiléens, la plus grande différence notable est la structure de Io. En effet, il s’agit de la seule lune des quatre à ne pas posséder de surface glacée. Une étude de 2026 menée par le doctorant français, Yannis Bennacer, a voulu répondre à cette question en s’intéressant au processus de formation des satellites de Jupiter.
La planète Jupiter s’est formée par accrétion de matière en quelques millions d’années dans le disque de gaz et de poussière présent après la formation du Soleil. Jupiter étant très massive, un second disque s’est ensuite formé autour de la planète. Comme Jupiter se situe au-delà de la ligne des glaces, la température est assez basse pour trouver de la poussière et de la glace dans ce disque. Cette matière s’aggloméra ensuite pour former une grande partie des satellites de Jupiter. Certains satellites pourraient également provenir d’une capture par la planète d’astéroïdes passant à proximité.
Ce disque riche en glace explique la présence d’une croûte glacée pour Europe, Ganymède et Callisto. Mais où est la glace de IO ? Il est possible que Io ait perdu sa glace à cause des radiations intenses de Jupiter. Cependant, les résultats de l’étude de 2026 semblent réfuter cette théorie. L’équipe de recherche pencherait plutôt sur une formation à base de roches déshydratées.
En effet, lors de sa formation, Jupiter emmagasina une grande quantité d’énergie. La planète avait alors une température d’environ 1 200 °C. Ainsi, l’environnement où s’est formé Io aurait été trop chaud pour contenir de la glace ou des roches hydratées. Contrairement à Ganymède et Callisto qui se formèrent ainsi dans une zone riche en glace. Europe se forma dans une zone intermédiaire, sans glace mais avec des roches riches en eau. Cette eau s’est ensuite retrouvée à la surface pour former la croûte glacée et l’océan actuels.
Callisto, la lune non-différenciée
Lorsqu’un objet massif se forme, l’énergie libérée par les collisions ainsi que la radioactivité naturelle des éléments va chauffer le cœur de l’objet. La matière va alors devenir fluide et les éléments les plus denses vont « plonger » vers le centre. C’est pourquoi la majorité du fer et du nickel terrestre se situe dans le noyau. On appelle cela la différenciation. Ainsi, les données obtenues pour Io, Europe et Ganymède semblent montrer que les trois lunes sont totalement différenciées.
Callisto devrait donc avoir une structure proche de celle de Ganymède, avec des couches glacées bien séparées du manteau rocheux. Étrangement, les mesures du champ gravitationnel du satellite indiquent plutôt la présence d’une couche de glace d’environ 300 km, avec potentiellement un océan au milieu, et d’un manteau de roche et de glace mélangées.
En 2025, une autre étude également menée par Yannis Bennacer a modélisé la formation de Callisto et de Ganymède pour étudier les causes de ce phénomène. L’explication pourrait donc provenir de la zone de formation des satellites et de leur taille. En effet, Callisto se situe plus loin de Jupiter et se forma donc dans une zone plus froide du disque jovien. De plus, la taille plus importante de Ganymède induit des impacts plus violents avec les autres roches. Le tout aurait ainsi produit une chaleur interne plus importante pour Ganymède que pour Callisto. Trop froide, la matière à l’intérieur de Callisto n’aurait donc pas pu se différencier, contrairement à Ganymède.
Sources
- Y. Bennacer, O. Mousis et V. Hue (2026), On the Divergent Evolution of Io and Europa as Primordial Ocean Worlds
- Y. Bennacer et al. (2025), Conditions for Accretion Favoring an Unmelted Callisto and a Differentiated Ganymede
- A. Lucchetti et al. (2021), Equatorial grooves distribution on Ganymede: Length and self-similar clustering analysis
- Lunes de Jupiter : une nouvelle étude révèle l’origine primordiale du contraste entre Io et Europe, LAM
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