Planète parfaitement lisse

[Tawahi-Kiwi]

Et puis, comme tu dis, la glace sera aussi dur que de la roche.

Sur quelles bases vous reportez vous pour dire que la viscosite de la glace (monomorphique Ice I) augmente considerablement inversement a la temperature. Il y a plusieurs papiers sur la rheologie des glaces a basse temperature-basse pression (donc particulierement dans le contexte des astres glaces) et on semble etre 2-3 ordres de grandeurs en dessous (meme pour 100K) du comportement que l'on trouve pour une roche silicatee. Tout depend de la cristallinite et la granulometrie et a ma connaissance, on aucune information la dessus dans le cas des satellites joviens. Les nombres de Rayleigh obtenu suivant ces donnees permettent meme la convection de cette glace si d'autres parametres sont egalement appropries.

Je n'ai pas trouve de donnee sur la rupture fragile de la glace, mais a nouveau, sans transition de phase (et il n'y en n'a pas sur les satellites de taille reduite), il n'y a pas de raison que cela change enormement.
Donc a priori, je ne vois pas de grand changement rheologique pour la glace dans le cas d'un forage. La glace "dure comme de la roche" est une interpretation purement anthropique; le regime cassant-ductile est globalement inchange* a 270K ou 100K (* ou en tout cas, franchement negligeable dans le cas d'un forage).

Le principal soucis potentiel avec la glace, est son point de fusion peu eleve, positif pour l'avancement de la tete de forage en elle-meme, mais si tout est a 100-200K, je me demande jusqu'a quel point la glace recristallisee ne peut pas bloquer le trepan.

Au final, je reste tres dubitatif sur toutes les methodes de forages classiques et moins classiques. Il n'y a en effet aucun interet a preserver une carotte, donc peut avoir un forage entierement destructif. Sur Terre, c'est beaucoup moins cher et plus facile. Mais le probleme c'est que sur Terre on utilise toute une serie de produits (en premier, l'air comprime, mais aussi de grandes quantites d'eau, d'huiles, de barite etc) qui permettent d'extraire le materiel fragmente durant le forage. D'autres part, pour des forages profonds, animer un trepan de plusieurs kilometres demande vraiment beaucoup d'energie.

Toutes les solutions alternatives nouvelles (spallation hydrothermale, methodes electriques, plasma, laser...) pourraient etre tres efficaces pour forer la glace, mais sont generalement extrement gourmandes en energie (ou en produits reactifs). Cela me semble innaplicable egalement.

Personellement, je reste convaincu qu'une sonde lithospherique reste appropriee pour des oceans glaces. J'en ai touche un mot d'en d'autres discussions sur ce sujet.
http://forums.futura-sciences.com/pl...ml#post2263385
http://forums.futura-sciences.com/pl...ml#post2864220

Un systeme de descente passif me semble associe a des problemes plus facile a surmonter qu'un forage classique.

T-K
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[inviteb01595d2]

Tu as raison de me corriger. Une glace "dure comme de la roche" est un mauvais raccourci vulgarisateur. Il est faux en ce sens que, comme tu le rappelles, on sait peu de choses des paramètres sur Europa qui peuvent influencer la dureté de la glace, dont la granulométrie et, comme je ne suis pas un physicien du solide, je serais peu pertinent sur la question de la dureté.

Par contre, d'un point de vue de géomorphologue, les structures qui parsèment la surface sont des indices trés forts de l'existence de ruptures fragiles de la glace. En réalité, il existe beaucoup de littérature sur la co-existence d'un comportement ductile et solide dans la croûte d'Europa [e.g. Durham and Stern, 2001, Rev. Earth Planet. Sci. 14(29):295-330], qui est liée à la transition glace convective/conductive que tu mentionnes, et que l'on pourrait rencontrer à ~ 10 km de profondeur (c'est un ordre de grandeur). D'ailleurs, à l'AGU cette année, une équipe de chercheurs [Kattenhorn and Prockter, 2013, #1809450], on fait l'analogie avec la croûte et le manteau terrestre pour présenter une explication de la disparition d'un terrain de 80-100 km de long par subduction de la croûte superficielle plongeant dans la glace ductile sous-jaceante. c'était une théorie plutôt séduisante d'une espèce de tectonique de plaque sur un autre corps que la Terre. Je suis impatient de voir ces prochaines années si on trouve des éléments pour l'infirmer/confirmer.

Bon, mais, en tout état de cause, il est effectivement prématuré de faire des comparaisons faciles entre la glace d'Europa et de la roche.

[noir_ecaille]

Je vais paraître barbare -- ou pas.

En utilisant des charges creuses bidouillées pour contenir du gaz comme l'oxygène (création de radicaux libres ?) dans le cône inversé, n'obtiendrait-on pas des résultats probants à faible coût énergétique et logistique ? Il suffirait d'un lanceur en altitude pour délivrer la munition aux coordonnées souhaitées, voire d'affiner la précision par guidage laser au sol avec un rover. Je pense qu'il serait facile de dégrossir au moins une partie de travail ainsi, voire créer des geysers dans lesquels on injecterait la ou les sondes amphibies.

On peut même imaginer une station fixe ou (plus contraignant) mobile en surface, communiquant par ondes sonores avec les sonde en certains points spécifique, par enfouissement partiel du récepteur émetteur. Vu le monde qui courent à la surface de cette lune, on ne devrait pas avoir trop de parasites.

[cancerman]

Salut je tiens à dire que le wikipedia ( english ) sur la lune Europe l'indique également :

Europa's surface temperature averages about 110 K (−160 °C; −260 °F) at the equator and only 50 K (−220 °C; −370 °F) at the poles, keeping Europa's icy crust as hard as granite *

McFadden, Lucy-Ann; Weissman, Paul; and Johnson, Torrence (2007). The Encyclopedia of the Solar System. Elsevier. p. 432. ISBN 0-12-226805-9

[Tawahi-Kiwi]

Pour les memes raisons invoquees plus haut, cette phrase est imprecise et d'interet purement litteraire. Le granite n'a pas de durete specifique (etant franchement heterogene), il faut donc clarifier ce que l'on veut dire par "hard", durete (Vickers, Brinell, Rockwell), tenacite, ductilite, elasticite, rupture, etc. etc. et a nouveau, dans quelles conditions de pression et temperature. Le comportement rheologique d'un granite a 0.1MPa est franchement different de la meme roche a 1 GPa et peut tout a fait etre comparable (ou pas) a la croute europienne lorsque l'on mesure certains parametres rheologique.

...and only 50 K (−220 °C; −370 °F) at the poles,

en dessous de 70K, on a une transition de phase importante en glace XI. Je n'ai aucune idee de la durete et des caracteristiques de cette forme de glace, pas sur que quelqu'un aie fait une verification experimentale.
Cote pression par contre, meme 30km de glace sur Europe ne donne que 0.4 kbar, donc on est en dessous des premiers polymorphes denses.

Pour la glace Ih (et l'allotrope cubique), voici quelques donnees de durete trouvee sur le net/publis
En Mohs, la durete a 0ºC est de 1.5 (en gros, pas dur du tout) et semble augmenter considerablement (pas trouve la publi initiale) inversement a la temperature pour atteindre 6 aux environs de -70ºC.
En Vickers, la durete est de ~60MPa/m², a nouveau similaire a la durete Mohs pour 0ºC.
En Brinell, la durete augmente lorsque la temperature baisse, mais pas enormement (voir figure). Pour comparaison, 5HB c'est la durete du plomb, 15HB c'est la durete de l'aluminium; le verre a une durete de 1500HB.


Burovitch, T.R. (1958) Hardness of single ice crystals. The American mineralogist, (43,1)

Je soupconne les deux premieres mesures d'etre appliquees sur de la glace amorphe (celle des glacons du frigo) mais cela ne change sans doute pas beaucoup pour la Ih cryptocristalline
La durete Brinell montre le caractere anisotrope du cristal de glace Ih, a peu pres inutile pour un forage, sauf que la durete d'une glace cryptocristalline est probablement inferieure.

Idealement, il faudrait trouver des mesures de tenacite de la glace juste pour se faire une idee, mais cela ne m'etonnerais pas plus que cela si la glace devient davantage cassante a basse temperature.

Au final, ces quelques mesures (avec les mentions d'etudes rheologiques ci-dessus) donnent des resultats differents pour des materiaux sans doute tous composes de glace Ih ou similaire.
Mon avis est que si un forage a lieu, on choisira en partie la tete de forage et la technique sur base du comportement de la glace a des pressions plus elevees et basses temperatures. Et pour chaque technique de forage, un test de durete different aura lieu (test d'indentation, de rayure, d'abrasion, de compressibilite, de rupture) et toute une serie de mesure seront obtenues (Vickers, Brinell, Module de Young, coefficient de poisson, limite d'elasticite, ecrouissage, ductilite, fusion compressive et plein d'autres proprietes auquel je ne pense pas) pour optimiser la technique a utiliser (et ne pas se limiter a dire...c'est dur comme de la roche, terme indefini au possible).

T-K

[cancerman]

Pour la glace XI il existe une analyse complète : http://www1.lsbu.ac.uk/water/ice1h.html#icexi ( google traduction pour les fainéants )

et un complément que je n'ai pas encore lu:
http://web.archive.org/web/200910070...hasesofice.pdf

The density of ice Ih increases with decreasing temperature (density of ice at −180 °C is 0.9340 g/cm³).

Le coté cassant c'est pas idiot sa serait à vérifier en labo effectivement

[cancerman]

Pour la glace XI il existe une analyse complète : http://www1.lsbu.ac.uk/water/ice1h.html#icexi ( google traduction pour les fainéants )

et un complément que je n'ai pas encore lu:
http://web.archive.org/web/200910070...hasesofice.pdf

The density of ice Ih increases with decreasing temperature (density of ice at −180 °C is 0.9340 g/cm³).

Le coté cassant c'est pas idiot sa serait à vérifier en labo effectivement

[Jypou]

en dessous de 70K, on a une transition de phase importante en glace XI. Je n'ai aucune idée de la dureté et des caractéristiques de cette forme de glace, pas sur que quelqu'un ait fait une vérification expérimentale.
Cote pression par contre, même 30km de glace sur Europe ne donne que 0.4 kbar, donc on est en dessous des premiers polymorphes denses.

D'après les températures aux pôles et à l'équateur, on a de la glace XI aux pôles et Ih à l'équateur. Ne pourrait-on pas déduire que la Ih est plus fluide que la XI à partir de la rugosité de la surface (on constate que la surface est plus lisse aux pôles)
Une surface plus lisse, moins glissante et moins dure n'est-il pas déterminant? pour un projet de s'y poser.

[Jypou]

en dessous de 70K, on a une transition de phase importante en glace XI. T-K

Le document de cancerman contredit partiellement cela:

As ice XI is thought to have the most stable conformation of ice Ih but the transfomation from ice Ih may be very slow, its structure has been sought, and found, in ancient antarctic ice 102 - 104 years old [798] and in other pure water samples [1636]. This study [798] indicated the transformation temperature (ice XI= ice Ih) is -36ºC, which is far higher than the expected, but unobtainable, triple point (with hexagonal ice and water vapor) of KOH-catalyzed ice-eleven (~0 Pa, 71.6 K). Ice Ih that has once transformed to ice XI and back to ice Ih, on raising the temperature, retains some hydrogen-ordered domains and more easily transforms back to ice XI [1629].
Ice XI has a triple point with hexagonal ice and gaseous water (72 K, ~0 Pa).

Cela veut dire que quand la glace est suffisamment longtemps (104 ans par exemple) en dessous de -36°C, il s'agit de glace XI.
Donc sur Europe, il n'y a que de la glace XI.
Me goure-je?

[Jypou]

A proximité de l'océan, il y a de la glace entre 0 et -31°C donc de phase Ih. Et la glace remontée par convection depuis moins d'un siècle l'est aussi, à condition que la température ne descende pas en dessous de 70K, si j'ai bien lu.

Par contre, d'un point de vue de géomorphologue, les structures qui parsèment la surface sont des indices très forts de l'existence de ruptures fragiles de la glace. En réalité, il existe beaucoup de littérature sur la co-existence d'un comportement ductile et solide dans la croûte d'Europa [e.g. Durham and Stern, 2001, Rev. Earth Planet. Sci. 14(29):295-330], qui est liée à la transition glace convective/conductive que tu mentionnes, et que l'on pourrait rencontrer à ~ 10 km de profondeur (c'est un ordre de grandeur)

Dans cet article, on suppose le nombre de Reynold constant ainsi que la viscosité. On ne distingue pas les 2 phases de la glace. Il fait valoir qu'elle est suffisamment fluide pour que les transferts de chaleur se fasse par convection vers 10km, mais pas assez pour qu'elle se fasse aussi à la surface. En surface, le transfert de chaleur se fait alors par conduction. Il n'y a pas une glace convective et une glace conductive, il s'agit de la même. Donc pas de transition convective/conductive dans la simulation. Mais cette simulation gagnerait à être affinée en intégrant le nbre de Re, la viscosité et autres paramètres de la glace XI avec les impuretés qu'il y a là-bas.

[cancerman]

Une surface plus lisse, moins glissante et moins dure n'est-il pas déterminant? pour un projet de s'y poser.

Salut

Je te renvois au document scientifique fourni par grimy55 qui indique que les régions candidates pour une sonde seraient situées dans des zones ou les radiations sont les moins élevées, entre autre la vaste zone de thera et thrace maculae mais surtout celle de galileo E17.

La nature de la glace est certes importante à déterminer, mais les radiations sont si violents sur cette lune que trouver un endroit "abrité" serait des plus judicieux pour le coté technique ( communications et autres détails relatifs à l'électronique embarqué. )

[Jypou]

Ce document est très riche en info. Page 765, on trouve de très belles ellipses indiquant les radiations reçus au sol. On constate qu'il y a une face constamment exposée et l'autre protégée de ces radiations. Cette face d'Europe serait-elle un oasis à l'abri de ces radiations?

[inviteb01595d2]

Pour bien comprendre les mécanismes à l'origine de ces différentes zones plus ou moins protégées des radiations, je vous encourage à lire mon article sur l'environnement radiatif (plasma) d'Europe:
http://archenode.net/diversmondes/eu...diatif-plasma/

[cancerman]

Je vais paraître barbare -- ou pas.

En utilisant des charges creuses bidouillées pour contenir du gaz comme l'oxygène (création de radicaux libres ?) dans le cône inversé, n'obtiendrait-on pas des résultats probants à faible coût énergétique et logistique ? Il suffirait d'un lanceur en altitude pour délivrer la munition aux coordonnées souhaitées, voire d'affiner la précision par guidage laser au sol avec un rover. Je pense qu'il serait facile de dégrossir au moins une partie de travail ainsi, voire créer des geysers dans lesquels on injecterait la ou les sondes amphibies.

On peut même imaginer une station fixe ou (plus contraignant) mobile en surface, communiquant par ondes sonores avec les sonde en certains points spécifique, par enfouissement partiel du récepteur émetteur. Vu le monde qui courent à la surface de cette lune, on ne devrait pas avoir trop de parasites.

Salut noir écaille
je te renvois à ces papiers qui datent mais qui sont toujours d'actualités (en modèles de calculs) sur l'injection d'une sonde autour d'Europa ainsi que son atterrissage :

http://www.iki.rssi.ru/conf/2009elw/...rtynov_ELW.pdf

http://www.iki.rssi.ru/conf/2009elw/.../biele_ELW.pdf

IN-SITU ANALYSIS
OF EUROPA ICES
BY MELTING
PROBES

Dans ce papier la il est indiqué que jusque 1 km de profondeur il faudrait un câble au delà des répéteurs tout les 100m, la transmission se ferait donc par micro-ondes.

IL y'à aussi des photos d'une foreuse chauffante et des diagrammes sur la glace Ih, divers détails techniques intéressants ...

[noir_ecaille]

Merci Je lis ça tout de suite !

[noir_ecaille]

Concernant la "thermo-sonde", ils ont eux aussi relever les problèmes évidents comme l'accumulation des poussières sous la tête de sonde, la possibilité de rencontrer des roches, ou encore des problèmes d'inhomogénéité de glaces (et donc de duretés), sans oublier le carburant -- après avoir tant chauffer pour rejoindre un hypothétique océan (s'il existe) ou une poche liquide, il faudra encore que la sonde soit capable d'explorer.

À ce propos, on fait quoi si on ne tombe pas sur un océan sous-glaciaire ? Il faudrait une foreuse à même de changer de direction et ce, à l'horizontal et même en remontée si nécessaire. Cela accroîtrait les chances d'éviter les obstacles et pourquoi pas explorer plusieurs poches liquides ou "lacs" sous-glaciaires si l'océan n'est pas au rendez-vous.

On a quand même bon espoir d'après les relevés satellites de trouver des étendues d'eau salées à profusion

[Jypou]

Concernant la "thermo-sonde"...
À ce propos, on fait quoi si on ne tombe pas sur un océan sous-glaciaire ?
On a quand même bon espoir d'après les relevés satellites de trouver des étendues d'eau salées à profusion :

Il n'est pas envisagé de rejoindre un océan avec la thermo-sonde:
While the longWhile long--term goal is to penetrate thick ice crusts and explore the ocean beneath, in the short run (e.g., to equip a first EuropaEuropaLander) a simple Lander) melting probe to access the uppermost meters of Europa crusts (where radiation levels are crusts already low enough to permit the long term survival of organic matter) appears to be feasible.

La couleur de la glace indiquerait des matériaux remontés des profondeurs selon un autre article en lien sur ce post, qui ne se sublimeraient pas forcement devant la sonde. Auquels s'ajoutent certainement des cailloux venus de l'espace. Près des pôles, la glace est plus propre donc plus facile à forer, mais n'est-il plus utile de mieux connaitre la surface et les quelques mètres sous celle-ci à certains endroits particuliers? Il serait dommage d'occulter l’intérêt scientifique de la mission au profit d'un couteux exploit technologique pour rejoindre l'océan.

[cancerman]

Je pense que en premier lieu ils vont envoyer un pénétrateur spatial , les britannique planchent dessus depuis 10 ans, à la base c'était destiné à la,lune mais ils réfléchissent pour europa, c'est du low cost spatial si vous préférez, dérivé des technologies milita
ires ... Autonomie de quelques semaines , coûts réduits, electronique embarquée. Nous sommes en période de crises budjetaires ne l'oubliez pas messieurs.

[noir_ecaille]

À ce compte-là, y'a pas quelque missiles en voie de péremption pour éclater la surface et récolter bien des données sur la croute à travers tant la réfraction des poussières que de ce qu'on découvrira dans les profondeurs d'un cratère bien ciblé et balisé ? Une façon bien moins coûteuse d'examiner des échantillons de surface avec seulement une sonde en orbite.

[noir_ecaille]

PS : Une fois leur observation rapprochée terminée, on fait bien s'écraser à haute vitesse des sondes sur des astéroïdes et autres -- et cela afin de récolter des données sur leur composition...

Cependant on peut tout aussi bien utiliser une sonde déjà en orbite stable autour d'une de nos géantes gazeuses et tout simplement balancer un genre de "missile" ou "roquette" (= une fusée petit gabarit et simplifiée parce que vouée à s'écraser) semi-autonome trrrèèès longue croisière depuis la Terre, plutôt que gâcher une instrumentation coûteuse et du carburant supplémentaire.

[Tawahi-Kiwi]

Cependant on peut tout aussi bien utiliser une sonde déjà en orbite stable autour d'une de nos géantes gazeuses...

On a envoye Galileo se perdre dans l'atmosphere jovienne pour eviter soigneusement qu'elle ne s'ecrase sur Europe, donc je doute que l'on veuille faire cela de maniere controlee.

T-K

[noir_ecaille]

Ah. Je pensais que c'était pour sonder l'atmosphère. Au temps pour moi

Toutefois, on était peut-être plus optimiste financièrement à cette époque. L'avenir et surtout les comités aux rênes du traineau nous diront le reste ^^

[Tawahi-Kiwi]

Ah. Je pensais que c'était pour sonder l'atmosphère. Au temps pour moi

Bin, quite a balancer l'engin dans l'atmosphere, autant en analyser ce que l'on peut. Sinon, elle allait tomber a court de carburant et les systemes electriques allait lacher les uns apres les autres, avec un crash potentiel sur un des lunes (et sur Europe).

T-K

[cancerman]

Il n'est pas envisagé de rejoindre un océan avec la thermo-sonde:
While the longWhile long--term goal is to penetrate thick ice crusts and explore the ocean beneath, in the short run (e.g., to equip a first EuropaEuropaLander) a simple Lander) melting probe to access the uppermost meters of Europa crusts (where radiation levels are crusts already low enough to permit the long term survival of organic matter) appears to be feasible.

La couleur de la glace indiquerait des matériaux remontés des profondeurs selon un autre article en lien sur ce post, qui ne se sublimeraient pas forcement devant la sonde. Auquels s'ajoutent certainement des cailloux venus de l'espace. Près des pôles, la glace est plus propre donc plus facile à forer, mais n'est-il plus utile de mieux connaitre la surface et les quelques mètres sous celle-ci à certains endroits particuliers? Il serait dommage d'occulter l’intérêt scientifique de la mission au profit d'un couteux exploit technologique pour rejoindre l'océan.

D'ailleurs je fais la remarque que le dernier science et vie qui affiche fièrement en gros titre "9 milliards de planètes habitables" parle également dans l'article d'une sonde "nucléaire chauffante" sur Europa pour explorer l'océan souterrain.

Comme quoi ils sont pas au courant.

Sa me laisse pensif ... que peut on attendre des 9 milliards de Terres de la voix lactée? sachant qu'on ne dispose d'aucunes technologies pour y aller.

Au moins dans les recherches sur le HIV par exemple on sait qu'il y aura une finalité ( un vaccin ) la finalement aucunes finalité car non seulement on ne sait pas y aller mais en plus même si on le savait 9 milliards de Terres à explorer c'est un chiffre énorme.

a+