Une étude, dont les résultats intitulés «Sodium, Potassium, and Calcium in Europa: An Atomic Journey through Water Ice» sont publiés dans la revue The Astrophysical Journal Letters, a permis de montrer qu’un mécanisme d’apport depuis l’intérieur d’Europe pourrait expliquer la présence de sodium et de potassium sous forme d’atomes neutres, découverte il y a une quinzaine d’années dans l’exosphère d’Europe.

Rappelons tout d'abord qu'Europe «cache un océan liquide sous une épaisse couche de glace» qui pourrait éventuellement «abriter des formes de vie». La découverte dans l’exosphère d’Europe «de sodium (Na) et de potassium (K) sous forme d’atomes neutres» pourrait «s’interpréter par une contamination attribuée soit au volcanisme voisin de Io, autre satellite de Jupiter, soit à un bombardement météoritique», mais «aucun de ces deux mécanismes ne fournit une explication satisfaisante du rapport Na/K observé».

Cependant, «le fait que Na et K soient considérés comme des ingrédients clés en biochimie» amène à se demander «si leur présence dans l’atmosphère de Europe ne constituerait pas une signature de la composition de l’océan interne». Suivant cette idée, l'étude ici présentée considère «que les alcalins dans l’océan proviennent du lessivage du cœur rocheux juste après la formation du satellite et se sont retrouvés sous forme d’ions Na⁺ et K⁺ tels qu’ils étaient piégés initialement dans les matériaux réfractaires».

Une estimation de l’abondance de ces ions a été «établie dans la phase liquide à partir des données géochimiques existantes obtenues à partir de l’analyse de fluides géothermiques en Islande». Comme «au cours du refroidissement de la lune de Jupiter, une couche de glace se serait ensuite formée à la surface de l’océan, son épaisseur augmentant avec le temps», lors de ce processus «les corps étrangers comme Na⁺ et K⁺ auraient été naturellement encapsulés dans la matrice de glace». Ensuite, «le transfert vers la surface se serait effectué par convection interne dans la couche de glace, mécanisme connu sous le nom de 'diapirisme'».

Grâce à une «simulation numérique à l’aide des méthodes quantiques de traitements périodiques de l’état solide», il apparaît «que ces atomes acquièrent progressivement une forme neutre en arrivant à la surface du satellite avec un rapport Na/K qui serait analogue à celui mesuré dans l’exosphère». En outre, l’éjection de Na et K avec les autres constituants de l'exosphère d'Europe serait expliquée par «l'irradiation de la surface d’Europe en raison du champ magnétique intense de Jupiter».