Saturne, Titan et ses autres satellites, survols par la sonde Cassini, fin 2004

Pierre Thomas

Laboratoire de Sciences de la Terre / ENS Lyon

Florence Kalfoun

ENS Lyon / DGESCO

03/01/2005

Résumé

Saturne, son anneaux , Titan, Téthys, Japet et Dioné. Présentation des principaux résultats obtenus par la mission Cassini-Huygens fin 2004.


Après avoir survolé Titan le 26 octobre 2004, la sonde Cassini s'est rapproché de Saturne et des satellites proches, puis a effectué une orbite elliptique complète en une quarantaine de jours, et s'est de nouveau rapprochée de Saturne, Titan et ses satellites mi-décembre.

Quels sont les principaux résultats acquis depuis le 26 octobre 2004 ?

Saturne, ses anneaux, ses nuages

Cassini a photographié les anneaux et le globe de Saturne avec un luxe de détails. Voir par exemple quatre photographies prises fin octobre : les figures 1 et 2 (prises le 27 octobre 2004), la figure 3 (prise le 29 octobre 2004) .





Figures 1, 2, 3, 4 : Les anneaux de Saturne photographiés depuis différentes altitudes par la sonde Cassini

Une interaction gravitationnelle a été découverte le 29 octobre entre l'anneau F et Prométhée, l'un de ses 2 satellites gardiens, sous forme d'un mince filet de matière reliant le satellite à l'anneau (voir fig 6). Un joli problème de physique pour qui s'intéresse aux interactions gravitationnelles.

Figure 5. Image de l'anneau F de Saturne et du satellite Prométhée prise de 782 000 km

Image de l'anneau F de Saturne et du satellite Prométhée prise de 782 000 km

Cette photographie révèle la complexité de l'anneau F. On voit un "pont" de matière entre Prométhée et les bords internes de l'anneau F.


À partir du 11 décembre 2004, Cassini s'est approché de Titan, et l'a survolé de près une deuxième fois, à 2 358 km. L'orbite de la sonde avait été calculé pour que Cassini survole pour la deuxième fois le site d'atterrissage de Huygens prévu le 14 janvier 2005. Il n'y a donc que peu de résultats nouveaux, puisque que Cassini a survolé la même zone de deux fois plus loin.

Le 6 décembre 2004, Cassini a pris une image du globe saturnien montrant des détails de la circulation nuageuse (fig 6).


Titan, son atmosphère et sa surface

Concernant l'atmosphère de Titan, Cassini a révélé une circulation latitudinale de l'atmosphère, découpée en de multiple bandes (fig 7). Les "météorologistes" vont devoir se pencher sur le problème.


Les nuages blancs près du pôle Sud ont changé entre le 26 octobre et le 13 décembre 2004. La figure 8 montre deux photographies, celle de gauche prise en octobre, et celle de droite prise en novembre.


Enfin, Cassini a montré que la haute atmosphère était "stratifiée", avec des couches de brumes s'élevant à plusieurs centaines de kilomètres au-dessus de la surface (fig 9).

Figure 9. Nuages de brumes stratifiées dans la haute atmosphère, à plusieurs centaines de kilomètres au-dessus de la surface de Titan

Nuages de brumes stratifiées dans la haute atmosphère, à plusieurs centaines de kilomètres au-dessus de la surface de Titan

Titan est visible en noir, à gauche. Au moins 12 couches de brumes sont identifiables.


Concernant le globe de Titan proprement dit, les images Infra-rouge du 13 décembre 2004 vont plus loin vers le Nord que celle du 26 octobre (mais sont de moins bonne qualité). La figure 10 montre une mosaïque de ce qu'a vu Cassini. On y découvre un demi cercle réfléchissant de 560 km de diamètre (flèche rouge) et une structure d'anneaux concentriques emboîtés de 330 km de diamètre (flèche verte). Sont-ce des structures d'impact, des giga-structures volcaniques ? Il faudra attendre une meilleure résolution pour répondre. La bande blanche rectiligne du bas de l'image correspond à une traînée nuageuse.


Téthys, Japet et Dioné

Lors de son passage de décembre 2004, Cassini s'est également légèrement approché de Téthys, Japet et Dioné. La figure 11 montre Téthys (1060 km de diamètre) avec Saturne en arrière plan.


La figure 12 montre la meilleure image de ce survol prise le 15 décembre, image où l'on devine un gigantesque canyon nommé Ithaca Chasma (rift ?), de 100 km de large, qui coupe le quart visible du satellite, en tangentant au Sud le bord d'un très vieil impact à anneaux concentriques.

Figure 12. Quartier de Téthys pris lors du survol de décembre 2004

Quartier de Téthys pris lors du survol de décembre 2004

Le canyon Ithaca Chasma est visible en bas à gauche.


Cassini a aussi survolé Japet (Iapetus) le 31 décembre à 70 000 km d'altitude. La NASA n'a fait pour l'instant aucun commentaire. Voici une image brute (figure 13), montrant une surface cratérisée.


Et surtout, Cassini a frôlé Dioné (1118 km de diamètre) à presque 100 000 km le 14 décembre 2004. La NASA n'a pour l'instant fourni que des images. Attendons les résultats des analyses chimiques, comme pour Phoebé.

La figure 14 montre le globe de Dioné se détachant sur le globe de Saturne.


La figure 15 montre une mosaïque des images réalisées pendant l'approche. On y voit une surface cratérisée mais parcourue de multiples failles et rifts.


La figure16 montre une mosaïque des meilleures images, réalisées au plus près et montre l'importance de cette tectonique par faille.


Les figures 17 et 18 montrent deux détails de cette surface, montrant comment ces failles recoupent les cratères d'impact.

Que ce soit pour le canyon de Téthys, ou les multiples failles de Dioné, nous pouvons nous demander quelle(s) est (sont) la (les) cause(s) de cette (ces) tectonique(s) qui ne semble(nt) s'exprimer que par des failles normales.

Là encore, nous allons devoir attendre de prochains survols, comme par exemple celui du 11 octobre 2005 qui survolera Dioné à seulement 550 km d'altitude ou celui du 27 juin 2007 qui survolera Téthys à 16 200 km.

Et puisque que l'on parle des prochains survols, soyez prêts pour la descente et l'atterrissage de Huygens.

Celui-ci a été largué de Cassini le 25 décembre, et devrait traverser l'atmosphère de Titan et (peut-être) se poser à sa surface le 14 janvier 2005 ; les premières informations sur cette traversée et cet atterrissage devraient arriver sur la Terre le 15 janvier 2005.

Le but principal de la mission sera d'analyser l'atmosphère et ses aérosols pendant les trois heures de descente à travers l'atmosphère, et de photographier la surface sous toutes les longueurs d'onde juste avant d'arriver au sol (voir la dernière partie de l'article présentant la mission vers Saturne)

Si Huygens survit à cet atterrissage (ce qui est loin d'être sûr), ce sera un bonus, la cerise sur le gâteau. Il y aura encore une centaine de minutes maximum de transmission de données, avec photographies prises du sol…, avant que les communications ne soient interrompues par l'éloignement de Cassini, qui aura enregistré toutes les données avant de les retransmettre sur la Terre dans les heures et jours qui suivront.

Et pour montrer que la mission Cassini sera loin d'être terminée après l'atterrissage de Huygens, voici un tableau http://saturn.jpl.nasa.gov/operations/pdfs/encounterMoons.pdf qui donne la date (et la distance) des prochains survols rapprochés jusqu'en mai 2008.