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)
|
|
Les satellites
principaux de Saturne |
La mission
Cassini-Huygens |
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.
|
|
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.
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 :
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 : 1er Février 2020
Jean Pierre
Martin
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