Les lunes de Saturne ne sont pas des satellites ordinaires. Ils dansent sur leur orbite comme Janus et Epiméthée, mangent les anneaux de la planète comme Prométhée — ou les créent comme Encelade. Calypso, un satellite de Saturne, est connu pour sa douceur : contrairement aux autres lunes de la planète, il n’a pratiquement pas de cratères. C’est aussi une «lune de Troie» qui est condamnée à jamais à suivre le plus gros satellite de Saturne, Tephia.
Table des matières
Les caractéristiques de Calypso
À ce jour, Saturne compte 63 satellites. Bien qu’ils tournent autour de la même planète, ce sont des mondes complètement différents. À côté de l’énorme Titan, plus grand qu’une planète à part entière, Mercure, coexiste Egeon, d’un diamètre d’environ 500 m. Sa longueur est inférieure de 300 m à celle de la planète. Sa longueur est inférieure de 300 mètres à la hauteur du plus haut bâtiment du monde, le gratte-ciel Burj Khalifa !
Selon leur taille, le niveau d’exploration des lunes diffère également. La sonde Huygens a atterri sur Titan, tandis qu’Egeon n’est connu de l’humanité que sous la forme d’une bande oblongue de pixels. Calypso est plus proche de ce dernier en termes de caractéristiques : son diamètre moyen est de 19 kilomètres, ce qui en fait la 21e plus grande lune de Saturne. Les photos de lunes de taille similaire, Pan et Ymir, n’ont pas une résolution très différente de celle d’un petit pixel. Pourquoi, alors, Calypso a-t-elle pu être si bien photographiée ?
La distance de Calypso par rapport à Saturne et la régularité de son orbite ont joué un rôle majeur. Si elle avait été plus chaotique, la sonde Cassini n’aurait pas pu atteindre la distance nécessaire à une photographie de qualité. Cette stabilité est assurée par le fait que Calypso est une lune troyenne «retardataire», qui se déplace sur une orbite presque identique à celle de son grand compagnon Tefia. Cette même relation gravitationnelle nous a également permis d’en apprendre beaucoup sur les propriétés de Calypso, à savoir
- Calypso a une masse de 2,54×10 15 kg. Compte tenu des mesures linéaires de l’objet de 30x16x16 kilomètres, la densité du satellite n’est que de 0,5 g/cm 3 . Il s’agit de la même consistance que celle de la pierre ponce ordinaire utilisée lors des cures thermales. La surface de Calypso est de 1 438 kilomètres carrés. Il y a juste assez d’espace sur le satellite pour contenir toute la ville de Saint-Pétersbourg.
- La composition de la lune explique sa légèreté. Comme tous les petits satellites des géantes gazeuses (y compris Saturne), Calypso s’est formée à partir d’eau gelée, dans laquelle on trouve des mélanges de matières organiques. Cela ne signifie nullement qu’il y a des êtres vivants sur le satellite, mais plutôt que Calypso contient tout ce qu’il faut pour qu’ils apparaissent ailleurs. Selon une théorie, ce sont des comètes de composition similaire qui ont apporté l’eau et les premiers éléments organiques à la Terre.
- La réflectivité de la lumière sur Calypso est assez élevée : l’albédo du satellite dans le spectre visible par l’œil humain est de 1,3. En outre, la surface de la lune est incroyablement lisse, comme pour un corps non atmosphérique : les cratères et les fissures ne déforment pas le sol du satellite et ne lui font pas d’ombre. C’est pourquoi Calypso compte parmi les objets les plus brillants du système solaire.
- La légèreté du satellite est due au fait que la force gravitationnelle de Calypso est très faible — 9800 fois plus faible que la gravité terrestre. Pour quitter le satellite, il suffit d’accélérer à une vitesse de 20 kilomètres par heure. Ainsi, sur Calypso, tout athlète entraîné pourrait devenir astronaute — si seulement les combinaisons spatiales modernes permettaient de courir rapidement.
Le satellite Calypso et les anneaux de Saturne, photographiés par Cassini le 18 juin 2007.
Calypso étant une lune troyenne, ses caractéristiques orbitales sont très proches de celles de sa lune «hôte», Tefia, satellite de Saturne. Outre le fait que Calypso suit toujours à 60° la lune «principale», il convient de noter ce qui suit :
- L’orbite de Calypso se trouve à 294 720 kilomètres de Saturne. Tefia est plus proche de la planète de seulement 50 kilomètres.
- Les deux satellites sont synchrones — le temps de leur rotation complète autour de l’axe coïncide avec la période de circulation autour de la planète et est égal à 45 heures. La conséquence de la rotation synchrone de Calypso est qu’elle est toujours tournée vers Saturne du même côté — comme notre Lune vers la Terre.
- L’inclinaison de l’orbite de Calypso — c’est-à-dire son écart par rapport à l’équateur de la planète — n’est pas très importante, puisqu’elle n’est que de 1,56°. La lune troyenne étant fixée dans une certaine position par rapport à la lune principale, l’inclinaison de Tefia est différente : 1,09°.
- La stabilité de la position par rapport à Téfia affecte également la déviation de Calypso de son orbite circulaire «parfaite» autour de Saturne. Lorsque le satellite de tête se déplace exactement en cercle, l’orbite de la Calypso est légèrement allongée.
Bien que de nombreux éléments intéressants aient été découverts par la suite sur Calypso, celle-ci n’était pas la cible principale des manœuvres de la sonde Cassini. «La sonde a été attirée par la proximité du satellite avec l’anneau E de Saturne. Des études ont montré que Calypso a beaucoup de points communs avec cet anneau, notamment sa composition et même sa couleur !
L’histoire de l’exploration de Calypso
L’étape primaire
Calypso, le petit satellite de Saturne.
Comme nous le savons déjà, Calypso n’est pas très grande. Cela affecte sérieusement la visibilité — de nombreux satellites de Saturne de taille similaire ont été découverts par Voyager ou la sonde Cassini après 2004. Cependant, la grande luminosité de Calypso a permis de la découvrir avant le survol de Voyager en 1980 — et depuis la surface de la Terre.
Calypso a été découverte par un groupe de scientifiques qui ont mené une étude approfondie du système de Saturne : Dan Pasky, William Baum, Kenneth Seidelmann et Douglas Curry. Il convient de mentionner séparément Zeidelmann, dont la contribution à l’étude du satellite ne s’est pas limitée à une seule découverte. C’est lui qui, en 1981, a réussi à prouver que Calypso est une «lune de Troie». Le scientifique s’est également distingué dans les milieux académiques. Sous sa plume, Zeidelmann a publié plus d’un ouvrage scientifique, principalement sur l’astrophysique et l’astrométrie — une science qui traite de l’observation et de l’explication du mouvement des corps célestes.
Comment la minuscule Calypso a-t-elle pu être détectée par un télescope terrestre, auquel l’atmosphère de la Terre cache la lumière des petits corps célestes ? Une telle opportunité a permis aux astronomes d’obtenir une position particulière de Saturne en 1980. Ses anneaux se trouvaient alors sur le même plan que l’orbite de la Terre — et comme, à l’échelle cosmique, les anneaux de la planète sont très fins, ils ont littéralement disparu de la vue. C’est à ce moment-là que la surface de Saturne est la plus visible et qu’il est facile de repérer les satellites sur cet arrière-plan lumineux.
- Fait intéressant : en 1921, cette «disparition» des anneaux de Saturne a suscité une grave panique sur Terre. Les gens pensaient que les anneaux s’étaient détachés de la planète et se dirigeaient vers la Terre, menaçant de la couper comme des éclats de verre brisé. Comme toujours, le battage médiatique a été provoqué par la presse jaune, qui a mal interprété les déclarations des astronomes.
L’origine du nom Calypso
Le satellite nouvellement découvert a d’abord reçu le nom de code S/1980 S 25. La première lettre du nom indique la classe de l’objet, le satellite, et le nombre à quatre chiffres l’année de la découverte. La deuxième lettre indique que la lune appartient à Saturne et le dernier chiffre est le numéro de série de la découverte. Ainsi, Calypso est le 25e satellite de Saturne découvert en 1980.
Le nom de Calypso (qui signifie «je me cache» en grec ancien) a été approuvé par l’Union astronomique internationale en 1983. Il a été nommé en l’honneur d’une nymphe, fille des titans Oceanus et Tefia. Le satellite du même nom sert d'»ancre» à la «lune de Troie» Calypso, ce qui a motivé le choix du nom de cette dernière.
Exploration par des sondes spatiales
Calypso, image Voyager 2.
«Pioneer 11», la première des sondes à atteindre Saturne, n’a pas réussi à photographier Calypso. La raison en est non seulement sa taille modeste, mais aussi la faible puissance des caméras de l’instrument et la position malheureuse du survol. Saturne, principale source de lumière réfléchie par le Soleil, était tournée vers le côté sombre de «Pioneer», ce qui rendait les images trop sombres. C’est pourquoi les astronomes n’ont pu se faire une idée précise de Calypso qu’en août 1981, lorsque Saturne a été survolée par Voyager-2. Les scientifiques ont alors découvert sa forme oblongue et irrégulière, clarifié ses caractéristiques orbitales et confirmé l’absence de grands cratères.
Contribution de la sonde Cassini-Huygens
Cependant, les données les plus précieuses ne pouvaient être obtenues que par la station spatiale Cassini-Huygens, qui a été construite spécifiquement pour explorer Saturne et toutes ses nombreuses lunes. Les deux parties de la sonde, Cassini et Huygens, ont entamé ensemble leur voyage vers Saturne en 1997. Elles ont été baptisées en l’honneur des astronomes Giovanni Cassini et Christiaan Huygens, qui ont découvert les cinq premiers satellites de Saturne.
La première photo de Calypso a été envoyée en septembre 2005. Elle a été prise à une distance «moyenne» de 100 000 kilomètres. La résolution de l’image était d’environ 600 mètres par pixel, ce qui est relativement bon. Mais la petite taille de Calypso, la douceur de sa surface et le flou de l’image laissaient à désirer.
Il a fallu attendre près de 5 ans pour avoir une seconde chance. En février 2010, «Cassini» a réussi à s’approcher de Calypso à 21 000 kilomètres. Bien que la résolution de l’image n’ait été multipliée que par 4,5, passant à 128 mètres par pixel, la clarté et la perspective étaient bien meilleures. C’est un excellent résultat pour une petite lune : les astronomes ont pu voir la douceur phénoménale de Calypso et les détails fins de la topographie.
Mais cette photo de Calypso est loin d’être à la limite des capacités de la sonde Cassini ; tout est une question de distance. Depuis 2015, Cassini étudie le système de Saturne depuis 11 ans — et explorera la géante gazeuse et ses lunes jusqu’en 2017, date à laquelle ses ressources seront entièrement épuisées
Caractéristiques de la Calypso
Les données de la sonde Cassini ont permis aux astronomes de dresser un portrait extérieur et physique précis de Calypso. Cependant, le satellite possède des propriétés qui le distinguent des autres lunes de Saturne.
La surface lisse de Calypso
Calypso, un satellite de Saturne
Comme nous l’avons dit, la surface de Calypso est très lisse. Elle n’a rien à envier à Metona, un satellite-œuf reconnu comme le plus lisse de toutes les lunes de Saturne. Cependant, l’absence de nombreux cratères sur Calypso est anormale. Les corps dépourvus d’air ne sont pas protégés des centaines de météorites, petites et moins petites, qui laissent des cratères. Par conséquent, la surface lisse de la lune du système de Saturne (s’il ne s’agit pas de Titan, qui possède sa propre atmosphère) semble vraiment étrange.
Les scientifiques ont trouvé un indice en observant le mouvement de Calypso en orbite. Il s’avère qu’elle «vole» activement de la matière dans l’anneau E de Saturne, celui-là même que l’énorme satellite Encelade alimente en geysers depuis son pôle sud. Les particules de l’anneau se déposent sur Calypso sous forme de neige, ce qui adoucit le contour de la lune et la rend très réfléchissante. En outre, tous les dommages causés par les météorites sont rapidement réparés par de nouvelles couches de matériau.
- Fait intéressant : Encelade et ses geysers ayant une teinte bleutée, la lune «voleuse» est colorée de la même façon. Calypso n’est pas le seul satellite de Saturne à récupérer de la matière dans ses anneaux : son grand «collègue» Prométhée se comporte de la même manière.
Calypso, lune troyenne : qu’est-ce que cela signifie ?
Documentation sur le sujet
La principale caractéristique de Calypso relevée par les astronomes est qu’il s’agit d’une lune troyenne de Saturne. Il a déjà été mentionné dans l’article que son orbite correspond presque à l’identique à celle de la lune principale, Tefia. Nous savons également que Calypso est constamment en retrait de 60° par rapport à la lune de tête. Mais comment fonctionne ce système gravitationnel de lunes ?
Tout repose sur un concept calculé par le mathématicien et physicien Joseph Lagrange en 1772. La nature de l’interaction gravitationnelle est telle que lorsqu’un corps massif tourne autour d’un autre — par exemple, la Lune autour de la Terre, ou Téfia autour de Saturne — il existe 5 points gravitationnels stables à proximité de ce corps, également appelés points de Lagrange. À ces points, un troisième corps, dont la taille et la masse sont relativement faibles, comme la Calypso, restera immobile par rapport aux deux premiers corps massifs.
En termes simples, lorsque deux grands corps tournent, il y a toujours des points de Lagrange où il y a des endroits sûrs pour la rotation de 5 autres petits corps. Et ces points fixes assurent une stabilité plutôt agressive. Une fois dans un point de Lagrange, il sera difficile pour un objet de le quitter naturellement. La force des collisions avec d’autres corps et l’attraction des grands corps passant à proximité ne suffiront pas à faire sortir le satellite de l’orbite de la lune troyenne.
D’ailleurs, Calypso n’est pas la seule lune troyenne du système de Saturne. Sa lune principale, Tefia, possède une autre lune «troyenne», Telesto. L’autre «hôte», Dioné, a deux autres satellites troyens à sa disposition, Helen et Polydevcus.
Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023