La sonde Cassini et les satellites de Saturne : Titan, Mimas, Rhéa

Pierre Thomas

ENS de Lyon - Laboratoire des Sciences de la Terre

Florence Kalfoun

ENS Lyon / DGESCO

26/07/2004

Résumé

Premiers résultats des observations lointaines de Mimas, Rhéa et Titan par la sonde Cassini. La surface de Titan présente des hétérogénéités dans sa composition : certaines zones semblent plus riches en glace d'eau, d'autres en hydrocarbures. Des nuages de méthane ont également pu être observés.


Tout va bien à bord de la sonde Cassini-Huygens. Elle s'est parfaitement mise en orbite autour de saturne en ce début juillet. Elle modifie actuellement lentement son orbite, pour, durant ses quatre ans de missions, passer très près des anneaux, de chacun des satellites … Pour l'instant, elle n'est passée près "que" de Phoebé, de Saturne et de ses anneaux. Les principaux satellites ne seront survolés de près que dans les mois qui viennent. Mais des résultats préliminaires intéressants commencent à arriver.

Cassini a observé de très loin Mimas, Encelade, Thétys, Dione Rhéa et Japet. Les images ont une résolution moins bonne que celles obtenues par Voyager. Voilà par exemple une image de Mimas et une de Rhéa, respectivement le plus petit et le plus gros des satellites "intermédiaires" de Saturne (figures 1 et 2).

Figure 1. Mimas, vu par Cassini le 3 juillet 2004

Mimas, vu par Cassini le 3 juillet 2004

Mimas, avec ses 398 km de diamètre, est le plus petit des satellites principaux de saturne. Il est vu ici d'une distance d'1,7 millions de km. La seule structure visible est le cratère herschel, de 130 km de diamètre et 10 km de profondeur.


Figure 2. Rhéa, vu par Cassini le 2 juillet 2004

Rhéa, vu par Cassini le 2 juillet 2004

Rhéa, avec ses 1528 km de diamètre, est le plus gros des satellites intermediaires de saturne. Il est vu ici d'une distance 990 000 km. Les seules structures visibles sont d'innombrables cratères de météorites.


Titan, un des principaux objectifs de la mission Cassini Huygens a été survolé à 350 000 km La sonde est passée trop loin pour utiliser son radar et "voir" à travers les nuages avec une haute résolution. Elle a néanmoins observé dans trois longueurs d'onde de l'IR (2, 2.8 et 5 microns), longueurs d'ondes pour lesquelles l'atmosphère de Titan est relativement transparente. La figure 3 montre (avec des fausses couleurs) ces trois images.

La combinaison/superposition "fausse couleur" de ces trois images permet de reconstituer une vue de Titan (figure 4). Les zones claires seraient riches en hydrocarbures, alors que les zones sombres seraient riches en glace.

Figure 3. Trois images de Titan, prises respectivement (de gauche à droite) à 2, 2,8 et 5 microns de longueur d'onde

Trois images de Titan, prises respectivement (de gauche à droite) à 2, 2,8 et 5 microns de longueur d'onde

L'image de gauche montre les zones probablement riches en glace d'H2O (rouge sombre) alors que les régions sombres sont plus en glace d'H2O. L'image du milieu, en bleu foncé très homogène, indique seulement la présence de glace d'H2O omniprésente (sans en indiquer la teneur). L'image de droite indique la richesse en hydrocarbures (vert clair = riche en hydrocarbure) et vert foncé = pauvre en hydrocarbures. Un nuage de méthane très clair est visible sur les 3 images, près du pôle sud.


Figure 4. Titan vu en infra-rouge (fausses couleurs)

Titan vu en infra-rouge (fausses couleurs)

Recombinaisons fausses couleurs de 3 bandes spectrales (2, 2,8 et 5 microns) Les zones claires seraient riches en hydrocarbures, alors que les zones sombres seraient riches en glace. La résolution moyenne de cette image est d'une centaine de km par pixel.


En passant au plus près de Titan (figure 5), la sonde a pu identifier des figures linéaires. Serait-ce des figures tectoniques ? La figure 6 permet de localiser la zone couverte par cette image et montre une "carte de la zone équatoriale" de Titan obtenue avec ces images IR. Au centre, la zone d'atterrissage/amerrissage prévue pour Huygens le 14 janvier.

Figure 5. Image "IR haute résolution" de la surface de Titan

Image "IR haute résolution" de la surface de Titan

La surface de Titan est vue à travers l'atmosphère et les nuages. La résolution est d'environ 10 km par pixel. Une telle image est difficile à interpréter (figure tectonique ?).


Figure 6. Carte de la réflectivité IR de la zone équatoriale de Titan

Carte de la réflectivité IR de la zone équatoriale de Titan

La résolution de cette carte est d'environ 50 km par pixel. Au centre, la zone d'atterrissage/amerrissage prévue pour Huygens le 14 janvier. La zone indiquée" to Observation Area " correspond à la zone détaillée dans la figure 5.


Le pôle Sud de Titan (figure 7) est occupé par des nuages de méthane (aérosol), très réfléchissants dans cette gamme d'IR ce qui indique des particules d'aérosol de plus grande taille que dans les brumes "classiques" de Titan


Si tout fonctionne bien, Cassini va survoler Titan le 26 octobre 2004, à seulement 1200 km de distance. Là, il pourra utiliser son radar et on saura à quoi ressemble la surface de Titan, ou plus exactement à quoi ressemble la surface balayée par le faisceau radar, surface qui ne représentera que… 1% de la surface totale. Heureusement que de nombreux survols rapprochés (une quarantaine) sont programmés pour les 4 années de la mission.

Liste des précédents dossiers concernant les résultats de la mission Cassini-Huygens :