Les corps cosmiques prennent parfois des formes bizarres d’objets terrestres — nos lecteurs connaissent l’astéroïde Steins, qui a la forme d’un diamant, ou la lune de Saturne Metona, qui a les contours et la douceur — exactement — d’un œuf de poule. Mais Atlas, le satellite de Saturne, ressemble à une soucoupe volante. Ce n’est pas la trace d’une intelligence extraterrestre, mais le fruit de processus physiques complexes dans les célèbres anneaux de la planète.
Table des matières
Caractéristiques d’Atlas
Atlas appartient à la classe des satellites rétrogradés, les «bergers» des anneaux de Saturne. En raison de la proximité du satellite avec le bord tranchant de l’anneau A de la planète, les scientifiques ont longtemps pensé qu’il le retenait par la force de sa propre gravité. C’est la raison pour laquelle Atlas a été étudié de près. Bien que les scientifiques aient utilisé des télescopes sur Terre et dans l’espace, ainsi que des sondes spatiales près de Saturne elle-même, les principales sources de données étaient des observations de processus physiques. En suivant la façon dont Atlas se réchauffe au soleil et se refroidit dans l’ombre de la géante Saturne, les astronomes ont obtenu des données importantes sur la composition de la lune.
Les observations gravitationnelles ont également joué un rôle important. Dans le système de satellites, tout est relié les uns aux autres — même les plus petites lunes tirent des fils invisibles sur elles-mêmes, ce qui est énorme. Il s’est donc avéré qu’Atlas n’est pas le «berger» de l’anneau, mais qu’il l’influence tout de même. Les données recueillies ont permis de dresser un portrait détaillé des caractéristiques du satellite :
- La taille d’Atlas n’est pas très grande — les mesures linéaires de la lune ne sont que de 40×35×18 kilomètres. La forme de la soucoupe volante — la largeur et la longueur sont presque deux fois plus grandes que l’épaisseur. Le diamètre moyen d’Atlas est de 30 à 32 kilomètres. Avec de tels indicateurs, il n’est que le 16e plus grand satellite de Saturne.
- Mais le satellite s’est distingué par sa masse : il a gagné 6,6×10 15 kilogrammes. Traduite en chiffres plus illustratifs, la densité d’Atlas n’est que de 0,45g/cm 3, soit deux fois plus que la neige en vrac ! Atlas flotterait à la surface de l’eau même si un autre satellite de ce type lui était attaché. Mais il ne pourrait flotter que dans l’océan Arctique, sinon il fondrait rapidement.
- Caractéristiques orbitales Atlas ne se distingue pas des autres lunes intérieures. Comme il s’agit d’un satellite synchrone de Saturne, la période de son orbite autour de la planète est égale à la durée d’une révolution complète autour de l’axe, soit environ 14 heures. L’attraction du satellite, en raison de sa masse minuscule, est très faible, près de 5 000 fois plus faible que celle de la Terre. Pour quitter Atlas, il suffit d’atteindre une vitesse de 27 km/h, ce qui peut être fait même par un cycliste.
- La composition d’Atlas est typique des lunes intérieures de Saturne, orbitant près des anneaux de la planète — les roches du satellite sont représentées principalement par de la glace d’eau avec des mélanges d’azote, de méthane et de divers composés organiques. Néanmoins, la densité d’Atlas est deux fois moins importante que celle de la glace. De quoi s’agit-il ?
La forme et la consistance d’Atlas expliquent tout. Si le fond des «soucoupes» d’Atlas est inégal et couvert de bosses sous lesquelles se devinent des cratères de météorites, les bords sont très lisses. Cela témoigne de leur jeunesse : sur l’équateur du satellite, elles se sont formées «récemment» — jusqu’à dix millions d’années. Ces excroissances sont également très, très poreuses. Leur structure ressemble à de la glace, une fine croûte de glace formée sur de la neige dégelée. Cette glace «aérienne» représente 1/4 du volume d’Atlas, ce qui explique la légèreté du satellite.
Mais d’où viennent les formations qui ont transformé Atlas en soucoupe volante non artificielle ? Et quel est le rapport avec la perte de son statut de satellite berger ? Les astronomes l’ont découvert après avoir étudié Atlas, ce qui a donné des résultats inattendus.
L’histoire de l’étude Atlas
Phase primaire
Les satellites Pandora (à gauche) et Atlas (à droite) et l’anneau F de Saturne.
Atlas, comme de nombreux autres petits satellites internes de Saturne, a été découvert lors du survol de la sonde Voyager 1. La partie humaine de la découverte a été réalisée par l’astronome Richard Terill, qui a trouvé Atlas sur les images prises par Voyager le 12 novembre 1980. Terrill, employé du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, avait découvert un certain nombre de satellites de Saturne, d’Uranus et de Neptune sur les images lorsqu’il travaillait au sein de l’équipe scientifique de Voyager.
Dans un premier temps, le satellite n’a reçu que le numéro de série S/1980 S28. Il n’a reçu le nom d’Atlas qu’en 1983, en l’honneur d’Atlas (Atlanteus), un titan qui, dans la mythologie grecque, était condamné à supporter le poids du ciel. Ce nom a été inspiré par la croyance selon laquelle le satellite découvert est le berger de l’anneau A de Saturne, maintenant la forme de ses bords par la force de gravité.
Cependant, les images des Voyagers (la première et la seconde) n’étaient pas très riches en données lorsqu’il s’agissait de satellites de grandes planètes. Atlas, en tant que petite lune orbitant à proximité des anneaux brillants, est doublement malchanceuse. C’est pourquoi les informations les plus précises sur Atlas — à la fois son interaction avec les anneaux et le mystère de sa composition — ont été fournies par la sonde Cassini-Huygens, sous le collimateur de laquelle le système lunaire de Saturne orbite depuis plus de 10 ans.
La sonde Cassini-Huygens
Atlas émerge de l’ombre de Saturne
La sonde porte un double nom en raison du fait qu’en 1997, une seule fusée vers Saturne a été lancée simultanément avec deux véhicules. Le premier était Cassini, une sonde robotique conçue pour capturer et analyser le spectre de Saturne et de ses satellites depuis l’espace. À son bord se trouvait un «collègue» plus petit, le module «Huygens», conçu pour atterrir sur Titan, le plus gros satellite de Saturne. Les deux véhicules ont été nommés en l’honneur des astronomes Giovanni Cassini et Christian Huygens, qui ont eu l’honneur de découvrir les cinq premiers satellites de Saturne.
Grâce au suivi incessant et de qualité des caméras de Cassini, les astronomes ont enfin compris les particularités de l’interaction entre Atlas et les anneaux de Saturne ainsi que d’autres satellites de la planète. Les chercheurs ont même découvert un anneau fantôme R/2004 S 1, dont les restes s’étendent le long de l’orbite d’Atlas. En 2007, Cassini a volé à 187 000 kilomètres au-dessus du satellite, réussissant à prendre une photo d’Atlas exactement au-dessus de son pôle nord. Dans cette perspective désarmante, la mystérieuse «soucoupe volante» ressemble à une boulette mal moulée.
Caractéristiques d’Atlas
Le satellite ressemble à une boulette et à sa structure. Les scientifiques ont prouvé qu’Atlas, comme beaucoup d’autres satellites intérieurs de Saturne, était au début de son histoire un petit fragment de la lune effondrée, autour duquel se sont progressivement développées des particules de glace — comme de la pâte autour de la garniture. Sur les bords du satellite, la «pâte» de glace s’est agrandie par accrétion — le processus d’accumulation de matière autour des corps en rotation. Comparées aux disques d’accrétion géants des trous noirs (qui tournent également), les excroissances à l’équateur d’Atlas se perdent dans l’ombre.
Mais d’où vient la matière dont Atlas s’est vêtu ? La réponse des astronomes est vraiment inattendue : le satellite a «enroulé» sur lui-même un anneau entier de Saturne, dont les restes se trouvent maintenant sur son orbite sous la forme du mince anneau R/2004 S 1 déjà mentionné.
Atlas et anneaux
Atlas sur fond d’anneaux de Saturne
Le premier fait découvert par les scientifiques est qu’Atlas est trop petit pour «frôler» l’anneau A de Saturne, comme on le pensait auparavant. À l’aide du télescope orbital Hubble, l’un des télescopes les plus puissants des temps modernes, les astronomes ont calculé la masse et la taille des anneaux de Saturne. Avec 14 000 kilomètres de large et 30 mètres d’épaisseur (oui, les anneaux de Saturne sont incroyablement fins), la masse de l’anneau A était de 6,2×10 18 kilogrammes, soit près de 1 000 fois la masse d’Atlas. Le rapport d’échelle des objets peut être apprécié sur une photo de Cassini prise en 2005. Le point lumineux au milieu de la photo est Atlas. (La résolution de la photo est de 13 kilomètres par pixel).
Il est peu probable qu’Atlas puisse s’occuper seul de l’anneau. La gravité du satellite est juste suffisante pour laisser des vagues sur les bords de l’anneau lors des passages rapprochés. Les véritables satellites bergers se sont avérés être Janus et Epimetheus, connus sous le nom de «lunes danseuses» — leurs orbites sont si proches qu’elles changent d’orbite tous les quatre ans. Les deux satellites ont une masse combinée de 2,43×10 18 kilogrammes, ce qui est déjà comparable aux paramètres de l’anneau A de Saturne. Bien qu’ils soient situés à 13 000 kilomètres plus loin de l’anneau qu’Atlas, leur influence est beaucoup plus forte.
«La fréquence de leur orbite autour de Saturne est exprimée sous la forme d’un rapport de deux petits nombres. Cela crée un fort effet gravitationnel qui permet à Janus et Epiméthée non seulement d’influencer les objets extérieurs, mais aussi de maintenir leurs orbites respectives.
Origine d’Atlas
Il ne faut cependant pas croire qu’Atlas est si peu remarquable dans le système des lunes de Saturne. Comme nous le savons déjà, il s’est formé à partir du matériel de l’anneau qui se trouve aujourd’hui sur son orbite. Avant la découverte de lunes comme Atlas formées à partir du matériau des anneaux, le concept d’anneaux planétaires était biaisé. Les scientifiques pensaient qu’aucun objet ne pouvait s’y former et que les anneaux eux-mêmes étaient les ruines d’anciens satellites de Saturne, déchirés par la gravité de la planète après s’être rapprochés les uns des autres.
Peggy est un objet d’environ 1 kilomètre de diamètre, trop petit pour être photographié directement par Cassini. Les caméras de la sonde ne peuvent voir un objet qu’à partir de 10 kilomètres de diamètre. Nous pouvons donc voir la perturbation gravitationnelle des particules de l’anneau qui est à l’origine de Peggy.
Mais Atlas et Pan, qui ont fait pousser sur eux la substance des anneaux en orbite, ou Prométhée, qui «vole» activement de la matière à l’anneau voisin, ont prouvé la possibilité du processus inverse. Ses premiers stades peuvent être observés près d’Atlas — en avril 2014, les astronomes ont remarqué dans l’anneau un embryon de nouvelle lune de Saturne, prenant activement du poids. Sur la photo de la sonde Cassini, prise à une distance de 1,2 million de kilomètres de l’anneau, il est visible dans la partie inférieure.
Enfin, il convient de mentionner la relation d’Atlas avec les autres satellites. Non seulement Atlas est très faible pour contrôler l’anneau, mais il peut aussi être manipulé par d’autres lunes plus massives. Le plus puissant d’entre eux ressent l’influence de Prométhée qui, tous les trois ans, déplace son orbite de 600 kilomètres. L’influence de Pandore, l’autre satellite de Saturne, se fait également sentir. Leur orbite étant chaotique, cela entraîne une déstabilisation du mouvement d’Atlas lui-même.
Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023