Saturne est bien connue pour être une géante gazeuse et pour son impressionnant système d'anneaux. Mais cela vous surprendrait-il de savoir que cette planète possède également la deuxième plus grande lune du système solaire, juste derrière Jupiter? Oui, Saturne a au moins 150 lunes et moonlets au total, mais seulement 62 ont des orbites confirmées et seulement 53 ont reçu des noms officiels.
La plupart de ces lunes sont de petits corps glacés qui ne sont guère plus que des parties de son impressionnant système d'anneaux. En fait, 34 des lunes qui ont été nommées ont moins de 10 km de diamètre tandis que 14 autres ont de 10 à 50 km de diamètre. Cependant, certaines de ses lunes intérieures et extérieures sont parmi les plus grandes et les plus spectaculaires du système solaire, mesurant entre 250 et 5000 km de diamètre et abritant certains des plus grands mystères du système solaire.
Les lunes de Saturne ont une telle variété d'environnements entre elles que vous seriez pardonné de vouloir passer une mission entière à regarder ses satellites. Du Titan orange et brumeux aux panaches glacés émanant d'Encelade, étudier le système de Saturne nous donne beaucoup de choses à penser. Non seulement cela, les découvertes de la lune continuent de venir. En avril 2014, il y avait 62 satellites connus de Saturne (à l'exclusion de ses anneaux spectaculaires, bien sûr). Cinquante-trois de ces mondes sont nommés.
Découverte et dénomination:
Avant l'invention de la photographie télescopique, huit des lunes de Saturne ont été observées à l'aide de simples télescopes. La première découverte a été Titan, la plus grande lune de Saturne, qui a été observée par Christiaan Huygens en 1655 à l'aide d'un télescope de sa propre conception. Entre 1671 et 1684, Giovanni Domenico Cassini découvre les lunes de Téthys, Dioné, Rhéa et Japet - qu'il nomme collectivement le «Sider Lodoicea» (latin pour «Louisian Stars», du roi Louis XIV de France).
n 1789, William Herschel découvre Mimas et Encelade, tandis que les astronomes père-fils W.C Bond et G.P. Bond a découvert Hyperion en 1848 - qui a été découvert indépendamment par William Lassell la même année. À la fin du XIXe siècle, l'invention des plaques photographiques à longue exposition a permis de découvrir plus de lunes - la première dont Phoebe, observée en 1899 par W.H. Pickering.
En 1966, le dixième satellite de Saturne a été découvert par l'astronome français Audouin Dollfus, plus tard nommé Janus. Quelques années plus tard, on s'est rendu compte que ses observations ne pouvaient être expliquées que si un autre satellite avait été présent avec une orbite similaire à celle de Janus. Cette onzième lune a été plus tard nommée Epiméthée, qui partage la même orbite avec Janus et est la seule co-orbitale connue dans le système solaire.
En 1980, trois lunes supplémentaires ont été découvertes et confirmées par la suite par Voyageur sondes. C'étaient les lunes de Troie (voir ci-dessous) d'Hélène (qui orbite autour de Dioné) ainsi que de Telesto et de Calypso (qui gravitent autour de Téthys).
L'étude des planètes extérieures a depuis été révolutionnée par l'utilisation de sondes spatiales sans pilote. Cela a commencé avec l’arrivée du Voyageur vaisseau spatial au système cronien en 1980-81, qui a abouti à la découverte de trois lunes supplémentaires - Atlas, Prométhée et Pandora - ce qui porte le total à 17. En 1990, des images archivées ont également révélé l'existence de Pan.
Cela a été suivi par Cassini-Huygens mission, qui est arrivée à Saturne à l’été 2004. Au départ, Cassini découvert trois petites lunes intérieures, y compris Méthone et Pallène entre Mimas et Encelade, ainsi que la deuxième lune lagrangienne de Dioné - Polydeuces. En novembre 2004, Cassini les scientifiques ont annoncé que plusieurs lunes supplémentaires devraient être en orbite autour des anneaux de Saturne. À partir de ces données, plusieurs moonlets et les lunes de Daphnis et Anthe ont été confirmés.
L’étude des lunes de Saturne a également été facilitée par l’introduction de dispositifs numériques à couplage de charge, qui ont remplacé les plaques photographiques à la fin du XXe siècle. Pour cette raison, les télescopes au sol ont commencé à découvrir plusieurs nouvelles lunes irrégulières autour de Saturne. En 2000, trois télescopes de taille moyenne ont trouvé treize nouvelles lunes avec des orbites excentriques qui étaient à une distance considérable de la planète.
En 2005, les astronomes utilisant l'Observatoire du Mauna Kea ont annoncé la découverte de douze autres petites lunes extérieures. En 2006, des astronomes utilisant le télescope Subaru du Japon à Mauna Kea ont signalé la découverte de neuf lunes irrégulières. En avril 2007, Tarqeq (S / 2007 S 1) a été annoncée, et en mai de la même année, S / 2007 S 2 et S / 2007 S 3 ont été signalés.
Les noms modernes des lunes de Saturne ont été suggérés par John Herschel (le fils de William Herschel) en 1847. Conformément à la nomenclature des autres planètes, il a proposé qu'elles soient nommées d'après des figures mythologiques associées au dieu romain de l'agriculture et de la récolte - Saturne, le équivalent du Cronus grec. En particulier, les sept satellites connus ont été nommés d'après Titans, Titanesses et Giants - les frères et sœurs de Cronos.
En 1848, Lassell a proposé que le huitième satellite de Saturne soit nommé Hyperion d'après un autre Titan. Lorsqu'au 20e siècle, les noms des Titans étaient épuisés, les lunes ont été nommées d'après différents personnages de la mythologie gréco-romaine, ou des géants d'autres mythologies. Toutes les lunes irrégulières (sauf Phoebe) sont nommées d'après les dieux inuits et gaulois et les géants des glaces nordiques.
Grandes lunes intérieures de Saturne:
Les lunes de Saturne sont regroupées en fonction de leur taille, de leurs orbites et de leur proximité avec Saturne. Les lunes les plus intérieures et les lunes régulières ont toutes de petites inclinations et excentricités orbitales et des orbites progrades. Pendant ce temps, les lunes irrégulières dans les régions ultrapériphériques ont des rayons orbitaux de millions de kilomètres, des périodes orbitales de plusieurs années et se déplacent sur des orbites rétrogrades.
Les grandes lunes intérieures de Saturne, qui orbitent dans l'anneau E (voir ci-dessous), incluent les plus grands satellites Mimas, Enceladus, Tethys et Dione. Ces lunes sont toutes composées principalement de glace d'eau et on pense qu'elles se différencient en un noyau rocheux et un manteau et une croûte glacés. Avec un diamètre de 396 km et une masse de 0,4 × 1020 kg, Mimas est la plus petite et la moins massive de ces lunes. Il est de forme ovoïde et orbite autour de Saturne à une distance de 185 539 km avec une période orbitale de 0,9 jour.
Certaines personnes appellent en plaisantant Mimas la «Lune de la mort» en raison du cratère à sa surface qui ressemble à la machine duGuerres des étoilesunivers. Le cratère Herschel de 140 km (88 mi) est environ un tiers du diamètre de la lune elle-même, et pourrait avoir créé des fractures (chasmata) sur le côté opposé de la lune. Il y a en fait des cratères sur toute la petite surface de la lune, ce qui en fait l'un des plus marqués du système solaire.
Encelade, quant à lui, a un diamètre de 504 km, une masse de 1,1 × 1020 km et est de forme sphérique. Il orbite autour de Saturne à une distance de 237 948 km et prend 1,4 jour pour terminer une seule orbite. Bien que ce soit l'une des plus petites lunes sphériques, c'est la seule lune cronienne qui est active de manière endogène - et l'un des plus petits corps connus du système solaire qui soit géologiquement actif. Il en résulte des caractéristiques telles que les fameuses «rayures de tigre» - une série de failles continues, striées, légèrement incurvées et à peu près parallèles dans les latitudes polaires sud de la lune.
De grands geysers ont également été observés dans la région polaire sud qui libèrent périodiquement des panaches de glace, de gaz et de poussière d’eau qui reconstituent l’anneau E de Saturne. Ces jets sont l'une des nombreuses indications qu'Encelade a de l'eau liquide sous sa croûte glacée, où les processus géothermiques libèrent suffisamment de chaleur pour maintenir un océan d'eau chaude plus près de son cœur.
La lune possède au moins cinq types de terrain différents, une «jeune» surface géologique de moins de 100 millions d'années. Avec un albédo géométrique de plus de 140%, qui est dû au fait qu'il est composé en grande partie de glace d'eau, Encelade est l'un des objets connus les plus brillants du système solaire.
Avec 1066 km de diamètre, Tethys est la deuxième plus grande des lunes intérieures de Saturne et la 16e plus grande lune du système solaire. La majorité de sa surface est constituée de terrains fortement cratéralisés et vallonnés et d'une région de plaines plus petite et plus lisse. Ses caractéristiques les plus importantes sont le grand cratère d'impact d'Ulysse, qui mesure 400 km de diamètre, et un vaste système de canyon nommé Ithaca Chasma - qui est concentrique avec Ulysse et mesure 100 km de large, 3 à 5 km de profondeur et 2000 km de long.
Avec un diamètre et une masse de 1123 km et 11 × 1020 kg, Dione est la plus grande lune intérieure de Saturne. La majorité de la surface de Dione est constituée de vieux terrains fortement cratérisés, avec des cratères qui mesurent jusqu'à 250 km de diamètre. Cependant, la lune est également recouverte d'un vaste réseau d'auges et de linéaments qui indiquent que dans le passé, elle avait une activité tectonique mondiale.
Il est couvert de canyons, de fissures et de cratères et est recouvert de poussière dans l'anneau en E qui provenait à l'origine d'Encelade. L'emplacement de cette poussière a conduit les astronomes à théoriser que la lune avait été tournée d'environ 180 degrés par rapport à sa disposition d'origine dans le passé, peut-être en raison d'un impact important.
Les grandes lunes extérieures de Saturne:
Les grosses lunes extérieures, qui orbitent à l'extérieur de l'anneau E de Saturne, sont de composition similaire aux lunes intérieures - c'est-à-dire composées principalement de glace d'eau et de roche. Parmi eux, Rhea est le deuxième plus grand - mesurant 1 527 km de diamètre et 23 × 1020 kg de masse - et la neuvième plus grande lune du système solaire. Avec un rayon orbital de 527 108 km, elle est la cinquième plus éloignée des plus grandes lunes et prend 4,5 jours pour terminer une orbite.
Comme d'autres satellites croniens, Rhea a une surface assez fortement cratérisée et quelques grandes fractures sur son hémisphère arrière. Rhea a également deux très grands bassins d'impact sur son hémisphère anti-saturnien - le cratère de Tirawa (similaire à Ulysse sur Téthys) et un cratère non encore nommé - qui mesurent respectivement 400 et 500 km de diamètre.
Rhea a au moins deux sections principales, la première étant des cratères brillants avec des cratères de plus de 40 km (25 miles) et une deuxième section avec des cratères plus petits. La différence dans ces caractéristiques serait la preuve d'un événement majeur de resurfaçage à un moment donné dans le passé de Rhea.
À 5150 km de diamètre et 1350 × 1020 kg de masse, Titan est la plus grande lune de Saturne et comprend plus de 96% de la masse en orbite autour de la planète. Titan est également la seule grande lune à avoir sa propre atmosphère, qui est froide, dense et composée principalement d'azote avec une petite fraction de méthane. Les scientifiques ont également noté la présence d'hydrocarbures aromatiques polycycliques dans la haute atmosphère, ainsi que de cristaux de glace de méthane.
La surface de Titan, qui est difficile à observer en raison de la brume atmosphérique persistante, ne montre que quelques cratères d'impact, des traces de cryovolcans et des champs de dunes longitudinaux qui auraient été façonnés par les vents de marée. Titan est également le seul corps du système solaire à côté de la Terre avec des corps de liquide à sa surface, sous la forme de lacs de méthane-éthane dans les régions polaires nord et sud de Titan.
Titan se distingue également pour être la seule lune cronienne à avoir jamais posé une sonde sur elle. C'était l'atterrisseur Huygens, qui a été transporté dans le monde brumeux par le vaisseau spatial Cassini. Les «processus semblables à la Terre» de Titan et l'atmosphère épaisse font partie de ce qui distingue ce monde des scientifiques, notamment ses pluies d'éthane et de méthane provenant de l'atmosphère et les flux à la surface.
Avec une distance orbitale de 1 221 870 km, c'est la deuxième grande lune la plus éloignée de Saturne, et complète une orbite unique tous les 16 jours. Comme Europa et Ganymède, on pense que Titan possède un océan souterrain fait d'eau mélangée à de l'ammoniac, qui peut éclater à la surface de la lune et conduire au cryovolcanisme.
Hyperion est le voisin immédiat de Titan. Avec un diamètre moyen d'environ 270 km, il est plus petit et plus léger que Mimas. Il est également de forme irrégulière et de composition assez étrange. Essentiellement, la lune est un corps ovoïde de couleur beige avec une surface extrêmement poreuse (qui ressemble à une éponge). La surface d'Hyperion est recouverte de nombreux cratères d'impact, dont la plupart ont un diamètre de 2 à 10 km. Il a également une rotation très imprévisible, sans pôles ni équateur bien définis.
À 1470 km de diamètre et 18 × 1020 kg de masse, Iapetus est la troisième des plus grandes lunes de Saturne. Et à une distance de 3 560 820 km de Saturne, c'est la plus éloignée des grandes lunes, et il faut 79 jours pour compléter une seule orbite. En raison de sa couleur et de sa composition inhabituelles - son hémisphère de tête est sombre et noir tandis que son hémisphère arrière est beaucoup plus lumineux - il est souvent appelé le «yin et le yang» des lunes de Saturne.
Lunes irrégulières de Saturne:
Au-delà de ces grosses lunes se trouvent les lunes irrégulières de Saturne. Ces satellites sont petits, ont de grands rayons, sont inclinés, ont surtout des orbites rétrogrades et auraient été acquis par la gravité de Saturne. Ces lunes sont composées de trois groupes de base - le groupe inuit, le groupe gaulois et le groupe nordique.
Le groupe inuit se compose de cinq lunes irrégulières qui sont toutes nommées d'après la mythologie inuit - Ijiraq, Kiviuq, Paaliaq, Siarnaq et Tarqeq. Tous ont des orbites progrades qui varient de 11,1 à 17,9 millions de kilomètres et de 7 à 40 kilomètres de diamètre. Ils sont tous d'apparence similaire (teinte rougeâtre) et ont des inclinaisons orbitales comprises entre 45 et 50 °.
Le groupe gaulois est un groupe de quatre lunes extérieures progrades nommées d'après des personnages de la mythologie gauloise -Albiorix, Bebhionn, Erriapus et Tarvos. Ici aussi, les lunes sont d'apparence similaire et ont des orbites de 16 à 19 millions de kilomètres. Leurs inclinaisons se situent entre 35 ° et 40 °, leurs excentricités autour de 0,53 et leur taille varie de 6 à 32 km.
Enfin, il y a le groupe nordique, qui se compose de 29 lunes extérieures rétrogrades qui tirent leurs noms de la mythologie nordique. Ces satellites ont une taille de 6 à 18 km, leurs distances entre 12 et 24 millions de km, leurs inclinaisons entre 136 ° et 175 ° et leurs excentricités entre 0,13 et 0,77. Ce groupe est également parfois appelé le groupe Phoebe, en raison de la présence d'une seule lune plus grande dans le groupe - qui mesure 240 km de diamètre. Le deuxième plus grand, Ymir, mesure 18 km de diamètre.
Au sein des grandes lunes intérieures et extérieures, il y a aussi celles appartenant au groupe Alkyonide. Ces lunes - Méthone, Anthe et Pallène - portent le nom des Alcyonides de la mythologie grecque, sont situées entre les orbites de Mimas et d'Encelade, et sont parmi les plus petites lunes autour de Saturne. Certaines des plus grosses lunes ont même leurs propres lunes, connues sous le nom de lunes de Troie. Par exemple, Tethys a deux chevaux de Troie - Telesto et Calypso, tandis que Dione a Helene et Polydeuces.
Formation de la lune:
On pense que la lune de Titan de Saturne, ses lunes et ses anneaux de taille moyenne se sont développés d'une manière plus proche des lunes galiléennes de Jupiter. En bref, cela signifierait que les lunes régulières se sont formées à partir d'un disque circumplanétaire, d'un anneau de gaz d'accrétion et de débris solides semblable à un disque protoplanétaire. Pendant ce temps, les lunes extérieures irrégulières auraient été des objets capturés par la gravité de Saturne et restés sur des orbites éloignées.
Cependant, il existe quelques variations sur cette théorie. Dans un scénario alternatif, deux lunes de la taille d'un Titan se sont formées à partir d'un disque d'accrétion autour de Saturne; la seconde finit par se briser pour produire les anneaux et les lunes intérieures de taille moyenne. Dans un autre, deux grosses lunes se sont fusionnées pour former Titan, et la collision a dispersé des débris glacés qui se sont formés pour créer les lunes de taille moyenne.
Cependant, la mécanique de la formation de la lune reste un mystère pour le moment. Avec des missions supplémentaires montées pour étudier les atmosphères, les compositions et les surfaces de ces lunes, nous pouvons commencer à comprendre d'où elles viennent vraiment.
Tout comme Jupiter et toutes les autres géantes gazeuses, le système de satellites de Saturne est vaste et impressionnant. En plus des plus grosses lunes qui se seraient formées à partir d'un champ de débris massif qui l'aurait orbité, il possède également d'innombrables satellites plus petits qui ont été capturés par son champ gravitationnel au cours de milliards d'années. On ne peut qu'imaginer combien il en reste encore en orbite autour du géant bagué.
Nous avons de nombreux excellents articles sur Saturne et sa lune ici dans Space Magazine. Par exemple, voici combien de lunes Saturne at-elle? et Saturne fait-il une nouvelle lune?
Voici un article sur la découverte de la 60e lune de Saturne, et un autre article sur la façon dont les lunes de Saturne pourraient créer de nouveaux anneaux.
Vous voulez plus d'informations sur les lunes de Saturne? Consultez les informations Cassini de la NASA sur les lunes de Saturne et plus encore sur le site d'exploration du système solaire de la NASA.
Nous avons enregistré deux épisodes d'Astronomy Cast à propos de Saturne. Le premier est l'épisode 59: Saturne et le second est l'épisode 61: Les lunes de Saturne.
Sources:
- NASA - Cassini Mission - Saturn’s Moons
- Saturn’s Moons (Agence spatiale européenne)
- Mission Cassini Solstice (NASA)
- Cassini-Huygens (Agence spatiale européenne)
- Laboratoire central d'imagerie Cassini Imaging (CICLOPS)
