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OBJECTIF LUNES

La Lune, la nôtre, a toujours fait l’objet de l’attention des hommes et nous avons déjà évoqué les efforts spatiaux considérables faits pour mieux la connaître et même pour la visiter avec les missions Apollo. Depuis Galilée, nous savons que d’autres planètes ont des satellites pour les accompagner. Les astronomes les ont cherchés avec beaucoup de persévérance et avant le départ des premières sondes comme Voyager 2 une trentaine de lunes avaient été repérées autour des planètes. Ce sont les plus volumineuses et les plus intéressantes à étudier car certaines ressemblent à des planètes naines et réunissent des conditions qui inspirent les astrophysiciens à la recherche de traces de vie. Depuis, le nombre de candidats répondant à la définition de satellites naturels (en orbite autour d’un astre) n’a cessé d’augmenter au point de dépasser les 150 objets, mais beaucoup sont de très petite taille et peu différents des astéroïdes.
Enfin, il faut noter qu’à part le cas de notre Lune, les planètes solides ont peu de satellites. Ce sont les planètes gazeuses qui nous offrent la plus belle collection de lunes aux caractéristiques variées.

Nous en ferons l’Objectif Lunes de cette Page9

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DES NOMS CHOISIS

L’histoire commence avec Galilée qui découvre les quatre lunes importantes de Jupiter et leur donne le nom des Médicis, ses mécènes. Ces appellations ne tiennent pas et c’est un astronome allemand Simon Marius qui choisit des conquêtes de Jupiter: Io, Europe, Callisto.
Le principe est fixé et va s’appliquer à toutes les nouvelles découvertes avec le choix de noms très rattachés au dieu qui nomme la planète. Mars accueille deux de ses rejetons, Saturne s’entoure de Titans, Uranus fait appel aux héros de Shakespeare et de Pope. Enfin Neptune rassemble toutes les créatures marines qui l’accompagnent.
La mythologie est riche en noms mais il devient difficile au rythme des découvertes de lunes de trouver des noms poétiques. Les scientifiques conservent d’ailleurs des appellations numérotées (S1, S2, ...).

 

PLANETES TELLURIQUES

Ce sont les quatre planètes rocheuses du système solaire et elles ont peu de satellites. Sans revenir sur la LUNE de la Terre, on ne trouve de satellites qu’autour de Mars. La planète rouge n’a que deux lunes de taille très modeste Phobos et Déimos.

MARS

On découvre avec les noms des satellites de Mars le principe indiqué ci-dessus qui s’est établi au XVIIème siècle de donner aux lunes des noms mythologiques les rattachant au dieu qui a nommé la planète. Phobos et Deimos sont deux fils, d’ailleurs peu sympathiques (Peur et Terreur) du dieu Mars.

PHOBOS

C’est une pierre bosselée de 25 km de diamètre marquée par des chocs de météorites. Elle est composée de chondrite carbonée, principalement formée de silicates, vestiges comme beaucoup d’astéroïdes des origines du système solaire.(4,5 milliards d’années). Pratiquement équatorial, le satellite tourne autour de Mars en 8h00 à 6000 Km d’altitude. Phobos a été photographiée  par la sonde MRO (Mars Reconnaissance  Orbiter) en 2006.

DEIMOS

Beaucoup plus petit (12 km ) et de forme irrégulière ce satellite de faible densité est un agrégat de matière pouvant contenir de l’eau. On attribue sa couleur sombre à la poussière régolithe qui couvre sa surface. La sonde Viking 2 en a pris les premières images. Son orbite est équatoriale et circulaire à 20.000 km au-dessus de Mars.

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MERCURE ET VENUS

Il n’y a pas de satellite naturel autour de ces deux planètes.

 

PLANETES GAZEUSES

Si la collecte a été mince avec les planètes telluriques, elle va être plus que fructueuse autour des planètes gazeuses comme Jupiter, Saturne et Uranus. Leur masse énorme a attiré et retenu des éléments épars au moment de la création du système solaire. D’où le nombre important d’objets satellisés autour de ces planètes. Beaucoup n’ont pas la taille pour atteindre la température interne leur permettant de séparer leurs éléments (space differentiation) et de prendre la forme sphérique. Nous nous intéresserons aux plus volumineux  qui se rapprochent par la taille et la composition des planètes naines. La caractéristique à retenir est l’énorme quantité d’eau glacée, jusqu’à 50% de la masse, que l’on peut trouver dans ces lunes.

JUPITER et SATURNE

Commençons par ces deux grosses gazeuses que l’homme observe dans le firmament depuis la nuit des temps. Il a fallu longtemps pour mieux les connaître et pour découvrir les petits compagnons qui les suivent.

JUPITER

Les lunes de Jupiter sont célèbres car elles sont les premières observées avec une lunette astronomique. Les plus importantes  l’ont été par Galilée en 1610 et les dernières par les sondes Voyager en 1979 puis plus récemment au cours d’une campagne menée par l’observatoire Mauna Kea à Hawaï. Le nombre total ne cesse de croitre, mais les dernières découvertes sont des petits astéroïdes piégés par Jupiter.
Retenons les quatre principales lunes qui sont par ordre de taille:

GANYMEDE (D= 5262 km)

Le plus grand des satellites, il a 4 milliards d’années. Il comprend un cœur ferreux liquide et dense de 500 km entouré de couches formées de silicates en mélange avec des glaces d’eau. Ganymède qui tourne à environ 1 million de Km de Jupiter a un champ magnétique mais n’a pas d’atmosphère. En 2022, l’ESA envisage la Mission JUICE (JUpiter ICy moon Exploration) pour étudier notamment ce satellite.
D’autres missions américaines et russes sont aussi préparées.

CALLISTO (D= 4820 km)

C’est le satellite le plus éloigné de sa planète (# 2 millions de km). Il est composé à parts égales de roches et de glace d’eau. Il ne s’est pas suffisamment échauffé pour créer un noyau métallique. Sa surface a subi peu de mouvements mais est entièrement martelée par des astéroïdes. Plusieurs projets futuristes envisagent de créer sur Callisto une base intermédiaire pour préparer des missions plus lointaines.

IO (D= 3600 km)

Petit satellite, mais combien plus vivant que Galymède et Callisto. Io ressemble à une petite planète qui évolue à 400.000 km de Jupiter. Composé surtout de silicate et de fer avec un noyau métallique important entouré de couches moins denses, Io est remarquable par son volcanisme et ses laves de roches et de soufre. Pas d’eau sur Io et une mince atmosphère de dioxyde de soufre.

EUROPE (D= 3120 km)

Cette lune qui  tourne autour de Jupiter à environ 600.000 km est la plus lisse de celles connues. Immense banquise de glace d’eau avec peu d’aspérités. Sous cette couche de glace de 20 km serait un océan semi-liquide de 150 Km d’épaisseur Enfin le centre est classique avec des roches silicatées et un cœur métallique. Enfin comme pour les autres lunes, les températures de surface voisinent - 120°C.

Ces quatre lunes sont intéressantes car contenant  beaucoup d’eau, elles pourraient sous certaines conditions de température  avoir développé des éléments de vie. Ce sera peut-être un objectif de mission  humaine .....dans quelques décennies au plus tôt!

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SATURNE

Nous nous éloignons du Soleil et bien sûr de la Terre. Il a fallu disposer de télescopes pour découvrir les lunes de ces planètes et ensuite de sondes spatiales pour en compléter la liste.

Toutes les grosses planètes ont des anneaux et le plus souvent trop discrets pour être visibles. Mais, avec Saturne, c’est un festival, au point qu’il faut rechercher ses vrais satellites dans cette masse de matières. On compte plus de 200 objets appelés satellites.
Toute la famille de Saturne n’a pas suffi à les nommer et les astronomes ont du chercher des noms dans d’autres mythologies. Aussi, il ne faut pas s’étonner d’entendre parler du groupe Celte, ou Inuit ou encore Nordique. Nous ne retiendrons que cinq ou six satellites majeurs qui représentent 99,9 % de la masse totale des lunes saturniennes.

TITAN (D= 5150 km)

Découvert en 1655 par Huygens, c’est le principal satellite de Saturne, plus grand que la planète Mercure. Titan cache bien son jeu! C’est le seul satellite entouré d’une atmosphère d’azote plus dense que l’atmosphère terrestre. Elle est parcourue par des nuages de méthane (3% de CH4) à  moins 180°C et  masquée par un brouillard orange. On estime que des pluies de méthane peuvent se produire et former des lacs à la surface. On retrouve pour le satellite la composition classique à parts égales d’eau et de roches.
Le cœur rocheux est entouré de couches de glace et il possible que l’une d’elles soit liquide en profondeur. Titan avec son atmosphère ressemble à la Terre à son origine avant que la vie ne crée de l’oxygène. Il est à ce titre étudié par les astrobiologistes. La plupart des informations sur cette lune ont été obtenues par la sonde Cassini (JPL- ESA- ASI) et l’atterrisseur  Huygens.

RHEA (D = 1500 km) , DIONE (1100 km) et TETHYS (1100 km)

Ces trois satellites ont beaucoup de points communs. Ils sont formés de près de 3/4 d’eau associée à des roches et il est probable qu’ils n’aient pas de cœur rocheux mais une composition homogène. Quelques particularités comme une zone arrière sombre et une zone claire face à la planète. Aucune activité géologique.

JAPET (D= 1500 km)

Toujours beaucoup d’eau dans sa composition, des températures vers moins 170°, des cratères nombreux et une face claire et une face sombre. Japet doit pourtant être signalé pour son orbite et pour sa forme. Son orbite circulaire est inclinée de 7,5 ° et a un rayon 3 fois plus grand que pour les autres satellites comme Rhéa et Titan. Sa forme est très aplatie sur l’équateur où un bourrelet lui fait une belle ceinture

ENCELADE (500 km)

Voilà un satellite intéressant parce qu’il est encore géologiquement actif et pourrait renfermer de l’eau liquide. On ne connait que 4 astres dans le système solaire qui ont cette particularité nécessaire à l’apparition de la vie (Le Groupe TITE LIVE : Terre, Io, Triton, Encelade). La sonde Cassini qui a observé cette lune 23 fois entre 2005 et 2010 a pu repérer des geysers de glace qui ont recouvert l’astre de neige fraiche et en font la lune la plus brillante. On estime qu’il existe une couche profonde d’eau liquide qui alimente ces geysers. Il y fait toujours -200°C et il n’y a pas d’atmosphère: inutile d’envisager d’aller y faire du ski!

 

URANUS et NEPTUNE

URANUS

On lui attribue 27 satellites connus. Les plus importants furent découverts par un compositeur de musique passionné d’astronomie W. Herschel qui construisit lui-même ses télescopes et découvrit Obéron et Titania en 1787. W. Lassel découvrit plus tard Ariel et Umbriel (1851). Les autres découvertes sont plus récentes.

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TITIANA et OBERON (D # 1500 km)

Ce sont les plus gros satellites d’Uranus et aussi les plus éloignés. (Autour de 500.000 km de leur planète). Ils ont beaucoup de points communs dans leur composition partagée entre la glace et les matériaux carbonnacés. Ils sont formés d’une couche océanique et d’un noyau rocheux sans activité sismique. La surface comprend néanmoins des plaines et des canyons engendrés par l’expansion interne mais assez peu de cratères d’impact. La température de surface avoisine les –200 °C. Ces 2 satellites ont comme notre Lune une rotation synchrone et présentent toujours la même face à Uranus.

UMBRIEL et ARIEL (D= 1150 km)

Deux satellites jumeaux par la taille et la composition où une grande part de glace est associée à des roches probablement carbonées. Ici aussi probable noyau rocheux et couche océanique. Quelques différences toutefois. Umbriel qui est plus sombre avec des reflets bleuâtres serait plus ancien.  En rotation synchrone, ils présentent toujours la même face à leur planète. Les températures de surface sont aussi voisines de 80°K  (# -200°C°)

MIRANDA (D= 500 km)

Ce petit satellite est  proche d’Uranus. Il a été étudié de près par Voyager 2.  Miranda est une boule de glace (75 %) avec un peu de roches qui est influencée par la planète et a qui été torturée par l’attraction d’autres satellites. Sa surface est marquée de fractures, failles, vallées, cratères, crêtes, gorges, dépressions, falaises et  terrasses. (Tous ont reçu un nom shakespearien!)

 

NEPTUNE

Neptune est bien loin du Soleil, trente fois plus loin que la Terre et ne reçoit que 1/100 de l’énergie reçue sur notre planète. C’est dire que nous avoisinons toujours les moins 200°C. Neptune compte 14 satellites connus et le plus gros Triton est aussi le plus intéressant.

TRITON (D= 2700 km)

C’est la sonde Voyager 2 qui nous a donné des informations sur  ce satellite plus gros que Pluton dont les caractéristiques sont très intéressantes. Triton est une lune différentiée avec un cœur métallique entouré de roches puis d’un manteau de glace d’eau. La surface peu marquée par des impacts est composée d’azote gelée. Une activité géologique se manifeste par des geysers de particules glacées. D’autre part, l’orbite de Triton autour de Neptune est inclinée de 157°, ce qui est rare et elle est parcourue dans le sens inverse de la rotation de la planète (rétrograde). D’où 4 saisons bien marquées, mais comme l’année neptunienne dure 165 ans, le printemps sur Triton dure 41 ans où il fait un peu meilleur que la température moyenne habituelle de moins 235° C. Cette orbite peut être la conséquence de la capture un peu mouvementée de Triton par Neptune.

PROTEE et NEREIDE (D# 350 km)

Citées pour mémoire, ces petites lunes sans activité géologique sont probablement des astéroïdes de glace et de roches attirés par Neptune.

 

PLUTON

On pourrait aussi parler de Pluton et de son satellite complice Charon qui forme une mini planète double mais beaucoup d’informations manquent sur cette lointaine mini-planète. A cet égard, notez le 14 juillet 2015 où la sonde New Horizons  passera à 10.000 km de Pluton et nous renseignera beaucoup mieux

 

CONCLUSION

Bien que résumé, ce parcours des lunes peut paraitre complexe et pas toujours précis malgré les très bonnes informations fournies par Voyager 2 et Cassini-Huygens. Aussi voyons pour conclure ce qu’il faut retenir sur ces satellites, compagnons des lointaines planètes gazeuses du système solaire.

Ces lunes sont des masses infimes (# 1/10.000 ) par rapport à la planète. Le plus souvent, elles n’ont pas d’activité géologique et suivent une orbite circulaire peu inclinée sur l’équateur de l’astre. Les résonnances gravitationnelles font que comme la Lune, elles présentent presque toujours la même face à la planète et qu’elles ont souvent entre elles des rapports simples dans leurs périodes orbitales.
Composées de roches et pour moitié d’eau, sans atmosphère, elles ont des températures de surface voisines de moins 200°C. Leur étude est intéressante pour remonter aux origines du système solaire et faire des recherches sur la vie, mais toute colonisation humaine en est exclue.

Comme les astronomes ont fait assaut d’imagination pour les nommer, la visite des lunes est aussi une promenade dans les mythologies, la littérature et les cultures étrangères qui ajoute de la poésie à ces quelques informations spatiales. Pourquoi s’en priver!

 

 

Textes : Jack Muller - Illustrations: Internet

crédits image: http://hubblesite.org/gallery http://www.esa.int/