Mise à jour 27 Novembre 2019.

CONFÉRENCE VEGA de Léa BONNEFOY,

Doctorante LESIA et LATMOS Obs. de Paris

Organisée par l'Association d'Astronomie VEGA et la Mairie de Plaisir

Au théâtre Robert Manuel (Château de Plaisir)

« LES MONDES DE SATURNE
VUS PAR LA MISSION CASSINI »

Le Samedi 23 Novembre 2019 à 20H30

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

La présentation (avec toutes les vidéos) est disponible sur ma liaison ftp , rentrer le mot de passe, puis CONFÉRENCES VEGA ensuite SAISON 2019/2020 ; elle s’appelle : 2019_11_23_Plaisir_LBonnefoy.pdf.

Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me contacter avant.

La vidéo sera disponible dans quelques jours à :

BREF COMPTE RENDU

Je m’inspire de CR précédents sur un sujet similaire.

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.

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 !

On note une interaction entre ces divers satellites, par exemple :

·         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.

·         Des électrons haute-énergie, dans les ceintures de radiation de la magnétosphère de Saturne, modifient la face avant de Mimas et Téthys

·         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.

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.

Et Titan, maintenant.

Titan le plus gros satellite de Saturne : 5150 km de diamètre (plus gros que Mercure ou la Lune).

Atmosphère dense d’azote.

Pression au sol approx : 1,5 bars.

À cette pression et à cette température (93K) le méthane est liquide, il peut donc pleuvoir du méthane sur Titan.

Présence de liquides à la surface démontrée par les réflexions spéculaires.

Atterrissage de Huygens : voir tous les articles à ce sujet dont l’arrivée en direct.

Les données radar montrent l’existence de canyons de plus de 500 m de profondeur sur Titan

Présence de dunes géantes et peu de cratères.

La future exploration de Titan.

Titan est un corps rocheux glacé possédant une atmosphère d’Azote ainsi qu’une chimie organique complexe.

Titan possède aussi des lacs de méthane, des cryovolcans ; c’est un monde similaire à la Terre, où le méthane remplace l’eau et la glace les roches.

Titan contiendrait une couche d’eau liquide entre deux couches de glace comme on le voit ici.

Il existe un projet de la NASA (non encore totalement financé) pour explorer Titan : Dragonfly (Libellule en français)

C’est un projet révolutionnaire mené par le Dr Elizabeth Turtle du JHUAPL.

Comme Titan possède une atmosphère épaisse (1,5 bar, un peu plus que sur Terre) et une gravité plus faible (1/7), c’est l’idéal pour un corps plus lourd que l’air genre drone ou hélicoptère.

C’est une sorte de drone qui peut voler de site en site.

On pense pouvoir explorer ainsi une zone de plusieurs centaines de km de Titan.

Illustration : JHUAPL

Vidéo expliquant la mission :

https://youtu.be/xn3-0a19sC8

Son énergie électrique ne peut être fournie à cette distance-là du Soleil que par un générateur isotopique.

Planning prévisionnel : lancement 2025, arrivée Titan 2034, durée nominale mission sur Titan : 2 ans.

Dragonfly sera équipé de nombreux instruments, comme :

·         DraMS (Dragonfly mass spectrometer) spectro de masse

·         GCMS (Gas Chromatography Mass Spectrometry) nature et origines des organiques

·         LDMS (Laser Desorption Mass Spectrometry) nature et origines des organiques

·         DraGNS (Dragonfly Gamma-Ray and Neutron Spectrometer) spectro gamma et neutrons

·         DraCO (Drill for Acquisition of Complex Organics) échantillonnage de la surface (forage)

POUR ALLER PLUS LOIN :

Le dossier Saturne et Titan sur planetastronomy.com

Sous la brume, la surface de Titan par Alice LE GALL

Dernières nouvelles des anneaux de Saturne : CR de la conférence de S Charnoz.

Le monde de Saturne et l'héritage de Huygens par C Ferrari CEA le 15 Décembre 2004 SAF/Amphithéâtre

10 ans autour de Saturne : CR conf. Vega de JP Lebreton du 24 Mai 2014

A Brahic Saturne CR conférence aux RCE 2008

La géologie délirante des satellites de Saturne : CR de la conf. De P Thomas aux RCE 2006

Dragonfly: A Rotorcraft Lander Concept for Scientific Exploration at Titan  fiche technique de la sonde.

Bon ciel à tous

Prochaine conférence VEGA : 1^er Février 2020

Jean Pierre Martin 

www.planetastronomy.com

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