Les lunes de Saturne

Satellites de Saturne

Saturne possède 63 satellites naturels connus en 2008, dont Titan. Titan est plus grand que Mercure ou Pluton, il renferme les éléments de la Terre primitive, mais il y fait très froid. Les nombreux passages en 2005 de la sonde Cassini au-dessus de Titan laissent croire qu'il y aurait bien peu de chance d'y découvrir des formes de vie. En réalité, le nombre total de satellites de Saturne est inconnu, car il y a énormément d'objets en orbite autour de cette planète. Plus d'une douzaine de lunes ont été découvertes depuis la fin des années 2000 sur des orbites inhabituelles, probablement des fragments de corps plus grands capturés par Saturne, la plus part d'entre elles ne mesurent que quelques kilomètres de diamètre. Certaines ont même été découverts récemment à travers les anneaux de Saturne par la sonde Cassini. Des ondulations dans les anneaux, photographiées par la sonde, ont intriguées les scientifiques. Ils ont aperçu de petits points qui se sont révélés être de minuscules lunes de quelques kilomètres de diamètre.

Les orbites des trois paires Mimas-Téthys, Encelade-Dioné et Titan-Hypérion sont en résonance :
Mimas et Téthys sont en résonance 1:2 (la période de révolution de Mimas est exactement la moitié de celle de Téthys).
Encelade et Dioné sont également en résonance 1:2.
Titan et Hypérion sont en résonance 3:4. 

Image : tailles et masses comparées des plus grosses lunes de Saturne. Titan (5151 km de diamètre) est la plus grande des lunes de Saturne, c'est le deuxième plus grand satellite du Système Solaire après Ganymède (lune de Jupiter), plus grand que Mercure, c'est le seul satellite à posséder une atmosphère.

Titan

Le spectromètre infrarouge de Cassini a observé un gigantesque système de nuages recouvrant le pôle Nord de Titan.

Image : Vue de Titan par la mission Cassini, le 26 octobre 2004. Cette mosaïque de 9 images montre des variations d'éclat de la surface de Titan, et des nuages lumineux près du pôle sud. La région la plus lumineuse du côté droit et la région équatoriale portent le nom de Xanadu.
La surface semble jeune et il n'y a pas de cratère visible.

Rhéa

Rhéa est la seconde lune de Saturne par la taille (après Titan).
Elle a été découverte en 1672 par Giovanni Domenico Cassini. Rhéa a été survolé pour la première fois par Voyager 1 en novembre 1980.
La sonde Cassini est passée 26 novembre 2005, à 500 km au-dessus de sa surface.
Rhéa est un corps glacé de faible densité (1240 kg/m3), indiquant que la lune est composée d'un noyau rocheux ne comptant que pour un tiers de la masse de Rhéa, le reste étant principalement de l'eau glacée.
La température à la surface de Rhéa est de -174°C au soleil, et de -200°C à -220°C à l'ombre.
En orbite synchrone autour de Saturne, Rhéa présente toujours le même hémisphère à Saturne.
La sonde spatiale Cassini nous présente ici la face "arrière" de Rhéa.

Image : Image prise avec le téléobjectif de la sonde Cassini le 17 janvier 2007 à une distance d'environ 597000 kilomètres de Rhéa. La résolution est de 4 kilomètres par pixel.

Japet

Japet est la troisième lune de Saturne par la taille).
Lors de son survol par la sonde Cassini, les images transmises ont révélé l'existence d'une crête équatoriale s'étirant sur environ 1 300 km de long, atteignant par endroits l'altitude exceptionnelle d'environ 20 000 m.
Cette crête n'est pas sans susciter l'intérêt des planétologues qui avancent plusieurs hypothèses quant à sa formation : elle pourrait notamment résulter de l'accrétion d'anneaux anciens ou encore de l'affaissement progressif, par effet de marée, d'un boudin équatorial dû à une centrifugation massive lors de la formation du satellite.

Dioné

Dioné a été découverte en 1672 par Giovanni Domenico Cassini.
Dioné est principalement composée d'eau sous forme de glace; mais, au vu de sa densité plus élevée que celle des autres lunes de Saturne (en dehors de Titan, dont la densité est accrue par la compression gravitationnelle), elle contient probablement une quantité assez importante de matière plus dense, telle que des roches de silicates.
Les vues prises à 500 kilomètres de distance, permettent de confirmer que les volutes blanches observées sont de gigantesques falaises de glace qui quadrillent Dioné.

Téthys

Téthys est un corps glacé, similaire à Dioné et Rhéa.
Sa densité indique qu'elle est principalement composée de glace. La surface de Téthys est couverte de cratères et compte de nombreuses fissures dans la glace.
Il existe deux types de terrain sur Téthys : l'un est composé de régions fortement cratérisées; l'autre consiste en une ceinture de couleur sombre et peu cratérisée qui traverse la lune de part en part.
En orbite synchrone autour de Saturne, Téthys cinquième plus grosse lune de Saturne, présente toujours le même hémisphère à sa planète.
Saturne-Téthys a 2 Troyens avec Télesto et Calypso, respectivement de 29 et 26 km de diamètre, aux points de Lagrange L4 et L5.

N. B. : Les points de Lagrange sont donc des endroits de l'espace où un satellite peut rester fixe par rapport aux deux autres objets.

Image : Image prise avec le téléobjectif de la sonde Cassini le 31 décembre 2006 à une distance d'environ 414 000 kilomètres de Téthys. La résolution est de 2 kilomètres par pixel.

Encelade

Encelade est l'un des rares objets du système solaire (avec Io, satellite de Jupiter, Triton, celui de Neptune et bien sûr la Terre) sur lesquels des éruptions ou des éjections de matière ont pu être directement observées.
La distance moyenne entre Encelade et Saturne est d'environ 180 000 kilomètres, soit trois fois le rayon de cette planète, dont il fait le tour en 32 heures 53 minutes environ.
Comme beaucoup de satellites naturels, Encelade est en rotation synchrone autour de Saturne, la durée de son orbite étant égale à celle de sa rotation sur lui-même, il présente ainsi toujours la même face vers la planète, comme le fait la Lune avec la Terre.

Mimas

Mimas est faite principalement de glace d'eau, mêlée de roches. La première chose que l'on remarque sur Mimas est l'énorme cratère d'impact de 130 km de diamètre qui porte le nom du découvreur de Mimas, Sir William Herschel.
Ses flancs ont environ 5 km de haut avec des gouffres de 10 km de profondeur et un pic central qui s'élève de 6 km au-dessus du plancher du cratère.
Ces caractéristiques en font un exemple quasi-parfait de cratère d'impact.
Un cratère équivalent sur Terre n'aurait pas moins de 4000 km de diamètre, soit plus grand que le Canada.
Le choc qui a produit ce cratère a manqué de peu de détruire totalement Mimas puisque l'objet est fracturée jusqu'à la face opposée au point d'impact, probablement à cause de l'onde de choc qui a dû traverser complètement le corps.

Image : Cratère Herschel vue dans la lumière de son terminateur en janvier 2005, le terminateur est une ligne fictive qui sépare les faces éclairée et non éclairée d'une planète. Crédit NASA photographie prise par Voyager 2.

Hypérion

Hypérion est le plus grand corps céleste irrégulier du système solaire. Il est probable qu'Hypérion soit un fragment d'un objet plus grand ayant subi un impact dans le passé. Le plus grand cratère mesure approximativement 120 km de diamètre, pour une profondeur de 10 km. Comme la plupart des lunes de Saturne, la faible densité d'Hypérion indique qu'il est principalement composé de glace avec une faible quantité de roche.
Les images de Voyager 2 ainsi que les mesures de photométrie terrestre indiquent que la rotation d'Hypérion est chaotique, son axe de rotation varie si fortement que son orientation dans l'espace est impossible à prédire. Hypérion est unique par sa forme très irrégulière, son orbite très excentrique, et sa proximité avec Titan.
La photo ci-contre, prise en 2005 par la sonde Cassini montre un monde remarquablement criblé d'étranges cratères et une surface tout à fait étonnante.
Hypérion mesure environ 250 km de diamètre moyen, tourne de façon chaotique et a une densité si basse qu'elle pourrait recéler un vaste réseau de grottes.

Phœbé

La première sonde spatiale à avoir fourni des images de Phœbé autre qu'un minuscule point blanc est Voyager 2, le 4 septembre 1981. Cependant, ces images, prises à une distance de 2,2 millions de kilomètres, avaient une résolution très faible qui ne permettait pas d'étudier en détail la surface du satellite. L'étape suivante de l'exploration de Phoebe est le survol par la sonde Cassini le 11 juin 2004, en route pour Saturne.
Phoebe a d'ailleurs été le premier satellite auquel la sonde Cassini a rendu visite lors de son arrivée dans le système planétaire de Saturne.
Ce survol, le seul durant toute la durée de la mission Cassini, s'est déroulé à une distance de 2068 kilomètres et a permit d'obtenir la quasi-totalité des données actuelles sur Phoebe (forme, dimensions, caractéristiques physiques de la surface,...)

Janus

Les orbites de Janus et d'Épiméthée ne sont distantes que d'environ 50 km et ils ne pourraient donc passer l'un à côté de l'autre sans se heurter.
Épiméthée et Janus pourraient provenir d'un même objet qui se serait scindé en deux.
Tous les quatre ans environ, un ballet étonnant se produit : ces deux objets se rapprochent l'un de l'autre et permutent alors leurs orbites. Le plus intérieur devient le plus extérieur, et inversement.
L'objet intérieur rattrapant l'objet extérieur, ralentit celui-ci par attraction gravitationnelle et finit par tomber alors sur l'orbite intérieure, tandis que la lune intérieure est accélérée par l'attraction de la lune extérieure et monte donc sur l'orbite extérieure.

Image : ci-contre, le ballet étonnant de Janus et Épiméthée photographiées par la sonde Cassini le 8 septembre 2005.
A gauche on aperçoit l'anneau F de Saturne.
Janus et Épiméthée se situent entre l'anneau F qui est à 140 180 km et l'anneau G qui est à 170 000 km.

N. B. : Ces deux lunes échangent leur orbite tous les quatre ans.

Épiméthée

Épiméthée situé sur la même orbite que Janus, ne mesure que 138x110x110 km.
La forme de ce satellite est très irrégulière et sa surface présente de grandes vallées. On peut y apercevoir plusieurs cratères de plus de 30 kilomètres de large.
Janus et Épiméthée participent à un ballet gravitationnel qui leur fait échanger leurs positions orbitales respectives, environ tous les quatre ans la lune la plus externe devient la lune la plus interne des deux et vice-versa.

Image : voir ci-dessus le ballet étonnant avec Janus.
Dans la mythologie romaine, Janus est un dieu à une tête mais deux visages opposés, gardien des passages et des croisements, divinité du changement, de la transition.

Prométhée

Prométhée découvert en octobre 1980, est un satellite naturel irrégulier de Saturne qui a une taille mesurée en 2006 de 119 x 87 x 61 km.
Cette lune présente de nombreuses vallées et falaises ainsi que plusieurs cratères d'une vingtaine de kilomètres de diamètre. Elle parait moins cratérisée que les lunes voisines, Pandore, Janus et Épiméthée. Sa faible densité et son albédo élevé semblent indiquer que Prométhée est un astre de glace très poreux.

Image : Prométhée au premier plan au-dessus de l'anneau F et sous l'anneau F, Pandore.
Crédit : Cassini imaging team NASA.

Pandore

Pandore est un petit satellite irrégulier. Il présente plus de cratères que son voisin Prométhée, au moins deux d'entre eux mesurent une trentaine de kilomètres. Sa faible densité et son albédo élevé semblent indiquer que Pandore est un astre glacé très poreux. Pandore agit comme un satellite berger externe de l'anneau F de Saturne.

N. B. : Un satellite "berger" est un objet de taille modeste qui orbite à proximité du bord d'un anneau (structure instable composé d'une multitude de minuscules objets) et jouant le rôle de gardien de la structure. La gravité engendrée par le satellite confine l'anneau et lui délimite un bord précis. En effet, les matériaux qui s'en éloignent sont soit ramenés dans l'anneau, soit éjectés de celui-ci ou bien capturés par le satellite. Cet effet explique l'existence d'anneaux étroits confinés par deux satellites "bergers", comme c’est le cas pour l'anneau F de Saturne.

Hélène

Hélène est la 6ème lune à partir de Saturne, elle se situe à une distance de 377 400 km.
Le 18 Juin 2011, la sonde de la NASA Cassini a achevé avec succès sa deuxième rencontre proche avec Hélène, la petite lune de glace de Saturne. Au plus près, Cassini a survolé Hélène à 4 330 miles soit 6 968 km. L'image ci-contre a été prise lors du deuxième plus proche survol, de la mission.
Hélène (S XII Helene) est une petite lune de Saturne, découverte le 29 Février 1980, par les astronomes français, Pierre Laques, Raymond Despiau et Jean Lecacheux (de l'observatoire de Meudon), grâce au télescope de 1 mètre de l'observatoire du Pic du Midi.
Elle reçut alors la désignation temporaire S/1980 S 6. Laques et Lecacheux firent partie de l'équipe qui confirma, quelques mois plus tard, la découverte, grâce aux photos prises par la sonde Voyager 2.
La petite lune reçut officiellement le nom d'Hélène en 1988. Hélène orbite au point de Lagrange L4 du système Saturne-Dioné, elle se situe donc sur la même orbite que Dioné, en avance de 1/6ème de révolution.

Image : image brute de la surface d'Hélène éclairée par de faibles rayons de Soleil. crédit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

nota: Hélène de Troie est la petite fille de Cronos, le roi des Titans et le père de Zeus dans la mythologie grecque. Il est assimilé à Saturne dans la mythologie romaine.