Mise à jour le 23 Janvier 2019
CONFÉRENCE de Léa BONNEFOY
Du LATMOS (Laboratoire atmosphères, milieux, observations spatiales)
Sur « LES LUNES DE SATURNE RÉVÉLÉES PAR CASSINI »
Organisée par la SAF
Dans ses locaux, 3 rue Beethoven, Paris XVI
Le Samedi 19 Janvier 2019 à 15H00
à l'occasion de la réunion de la Commission de Planétologie.
Photos : JPM pour l'ambiance. (Les photos avec plus de résolution
peuvent
m'être demandées
directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur. Voir
les crédits des autres photos si nécessaire
J’ai mis la présentation des actualités
sur ma liaison ftp
elle est disponible au téléchargement et s’appelle.
Saturne_SAF_Bonnefoy-Janv19.pdf
Elle est dans le dossier PLANETOLOGIE SAF de la saison 2018-2019.
Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent
me contacter avant.
BREF COMPTE RENDU
Léa Bonnefoy est doctorante au
LESIA (Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en astrophysique)
et au LATMOS (Laboratoire
atmosphères, milieux, observations spatiales), tous deux dépendant de
l’Observatoire de Paris-Meudon.
Elle est en poste au site de Jussieu.
Sa thèse : justement les satellites de Saturne.
Elle nous parle ce soir, non pas de tous les satellites, ni des
anneaux, mais de certains satellites caractéristiques.
À propos de Saturne, on se rappelle que c’est Galilée, qui le
premier voit les anneaux de Saturne et….ne comprend pas.
Ce sera C Huygens qui trouvera
l’explication des anneaux. Il découvre aussi le plus gros satellite de
Saturne : Titan.
Mais il faudra attendre
JD Cassini pour découvrir de nombreux autres satellites comme : Japet, Rhéa,
Téthys, Dioné
Les prochaines découvertes seront l’œuvre de W Herschel qui
découvre Mimas et Encelade.
Lassell et Bond découvrent Hypérion et plus tard Pickering,
Phoébé.
À la fin du XXème siècle, on connaissait moins d’une vingtaine de
satellites que l’on a représenté
sur cette illustration.
Mais grâce aux missions spatiales comme les Voyager ou Cassini et
à l’amélioration des systèmes optiques (adaptatives), à ce jour Saturne compte
plus de
60 satellites naturels.
On a souvent parlé de la mission Cassini dans ces colonnes (voir
tous
les rapports sur ce site)
Cassini-Huygens a été lancé en 1997 pour un voyage de 7 ans vers
Saturne qu’il atteint en 2004.
Énorme succès de cette mission qui se termine par une
précipitation dans l’atmosphère de la planète géante en 2017.
Tableau des principaux
satellites de Saturne et de leur caractéristique (JPM)
La sonde Cassini nous a permis de découvrir le nouveau monde des
satellites de Saturne.
Passons en revue quelques-uns.
Les
satellites lointains.
Le premier rencontré par Cassini, et il ne le reverra plus (il
est trop loin de Saturne) c’est
Phoebé.
Phoebé est un astéroïde très ancien et cratérisé.
Il tourne de façon rétrograde autour de Saturne ; c’est très
probablement un corps capturé.
Japet est
très mystérieux.
Ses deux faces sont très différentes, l’une très brillante
l’autre très sombre. C’est le plus fort contraste en albédo du Système Solaire.
Une face a peut-être été frappée par des particules provenant d’un hypothétique
anneau de Phoebé.
Comme disait notre ami André Brahic, est-ce un corps blanc avec
une face noire ou un corps noir avec une face blanche ?
De plus le
bourrelet équatorial (20 km de haut) n’est pas expliqué clairement.
Hypérion : la pierre ponce du système solaire. Densité faible, surface
poreuse.
Orbite chaotique, est ce le résultat d’une collision ?
Il a été imagé
en couleur.
Les
satellites proches.
Les satellites proches de Saturne, sont tous synchrones,
phénomène dû aux effets de marée importants.
Ils sont différentiés et presque sphériques. Ils sont brillants.
Ce sont tous des satellites glacés (50% glace le reste : roches)
Mimas, ressemble à l’étoile de la mort de Starwars, on pense que ce
satellite possède un
océan interne
d’eau liquide.
Sur
Téthys on détecte des
traces rougeâtres, dont on ne connait pas l’origine.
Dioné, une
fracture semble balafrer sa surface.
Rhéa possède d’étranges
traces bleues à
sa surface dont l’origine est inconnue.
Et enfin Encelade, dont on a souvent parlé ici.
Encelade
est en résonance 2:1 avec Dioné. Il y subit des forces de marée qui chauffent
son intérieur, ce qui fait que son océan interne peut rester liquide.
Évidemment cette lune glacée est la plus intéressante.
En effet, Cassini y a découvert des phénomènes intéressants.
Le pôle Sud est marqué par ce que l’on a appelé des
griffures de tigre (tiger stripes en anglais). Par ces griffures des
geysers d’eau salée s’échappent dans l’espace.
Cassini est passé plusieurs fois dans ce panache et en a déduit
sa composition que vous voyez sur la slide ci-contre. Elle est similaire à celle
des comètes d’après les spécialistes.
C’est l’instrument INMS (Ion and Neutral Mass Spectrometer) de la
sonde qui a effectué les mesures.
Les jets d’Encelade interagissent avec la magnétosphère de
Saturne, créant une empreinte aurorale que l’on voit dans le bas à droite de
l’image.
Dans ces geysers, on a détecté : NaCl, CO2, CH4, NH3, H2, et
molécules organiques, mais bien entendu le composant principal c’est la glace.
Les particules s’échappant des geysers (glace) donnent naissance
à l’anneau E.
Les satellites proches d’Encelade sont recouverts de cette neige
brillante de particules.
Encelade serait un monde habitable !
Comme le signale Léa Bonnefoy, on note une interaction entre ces
divers satellites, par exemple :
Ø
Les particules de l’anneau E (glace d’eau très
brillante) retombent sur la face avant de Téthys, Dioné, et Rhéa, mais sur la
face arrière de Mimas.
Ø
Des électrons haute-énergie, dans les ceintures
de radiation de la magnétosphère de Saturne, modifient la face avant de Mimas et
Téthys
Ø
Des particules fines absorbantes courantes dans
le système de Saturne vont plus vite que les satellites, et couvrent donc la
face arrière.
Une curiosité :
un Pacman dans le monde de Saturne !
Sur Mimas (à gauche) et Téthys à droite), des photos dans l’IR
semblent indiquer l’existence d’un petit personnage qui est prêt à avaler tout
ce qui se présente.
Ces images ont été prises par le
CIRS (Composite
InfraRed Spectrometer) de Cassini.
La limite de Roche : un phénomène qui touche tous les satellites
proches de leur planète.
NDLR :
Si un corps se trouve
proche d’un autre corps beaucoup plus lord que lui (un satellite par rapport à
sa planète), les forces de marée différentielles vont s’exercer sur les faces
avant et arrière. Elles seront de force différente, la face avant sera plus
attirée que la face arrière.
Ces forces vont avoir
tendance à briser l’objet le plus petit.
La position de cette
limite (découverte par le mathématicien français Édouard Roche) se trouve
approximativement à 2,5 rayons du corps le plus imposant.
Dans le cas de Saturne,
cette limite se trouve là où se situe l’anneau F. ce qui explique qu’il n’existe
pas de gros satellites en deçà de cette limite et que tous les anneaux soient
situés aussi dans cette limite.
Par contre, au-delà, on
trouve tous les gros satellites de Saturne et une exception le très ténu anneau
E provoqué par Encelade..
Les
petits satellites, les satellites Troyens et les bizarres.
|
|
Ils ont tous une forme bizarre ! |
Sont situés aux points de Lagrange stables L4 et L5 |
Les points de Lagrange de Saturne.
On ne peut pas parler des satellites de Saturne sans évoquer les
satellites bergers ou gardiens.
L’origine des satellites bergers qui confinent un anneau en un anneau très
fin, comme c’est le cas de l’anneau F ; tient à l’application des lois de Kepler
pour ces tout petits corps.
De même il existe aussi la version du petit corps tout seul entre
deux anneaux et qui nettoie complètement l’espace devant lui,
comme Daphnée dans la division de Keeler ou
Pan dans la division de Encke.
C’est ce fameux Pan qui a une forme très bizarre :
un ravioli volant !
On peut aussi s’intéresser aux satellites co-orbitaux, comme
Janus et Épiméthée.
Ils partagent la même orbite et se courent après comme expliqué
sur cette illustration.
Ils échangent d’orbite régulièrement tous les 4 ans.
Il existe des satellites encore plus bizarres : ils circulent
parmi de
très fins arcs de matière.
Ces satellites sont
Methone et Anthe.
On voit ici l’étrange tout
petit satellite
Methone.
Il possède comme ses confrères dans ces arcs, une surface absente
de cratères.
Methone serait couvert de neige poudreuse.
Conclusion : de nombreuses questions restent posées.
Ø
Quel est l'âge des anneaux ?
Ø
Quel est l’âge et l’origine des satellites de
Saturne ?
Ø
Quelle est la durabilité et la variabilité de
l’activité sur Encelade ?
Ø
Y a-t-il eu de l’activité récente sur Dioné ?
Ø
Quelle est la nature des contaminants qu’on
retrouve dans les anneaux et sur plusieurs lunes ?
Ø
Quelle est l’origine des « traces de peinture
rouge » sur Téthys ; et des « taches bleues » sur Rhéa ?
Ø
Quelle est l’origine de la montagne équatoriale
de Japet ?
Ø
Pourquoi les satellites glacés sont-ils aussi
brillants en Radar ?
Réponses : bientôt ?
POUR ALLER PLUS LOIN :
La seconde lune “Pac-Man” de Saturne
The inner small
satellites of Saturn: A variety of worlds
Saturn's small satellites,
to scale
A close look at Saturn's closest moons
What You Didn't Know About Saturnian
Moons 6 (Trojan Moons) You Tube
The Orbital Dance of Epimetheus and Janus
On the masses and motions of mini-moons: Pandora's not a "shepherd," but
Prometheus still is
Three
tiny moons of Saturn orbit within rings
Prochaine réunion de la
commission de planétologie :
Samedi
27 Avril 2019 15H au siège :
Sujet et invité à
définir (probablement sur Mercure)
Bon ciel à tous
Jean Pierre
Martin SAF Commission de
Planétologie
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