Janus est un satellite de Saturne

«Tout se passe dans l’univers», disent les astronomes, faisant allusion à l’étonnante complexité des objets cosmiques. Janus, un satellite de Saturne, en est la preuve : il tourne autour de la planète si près d’Epiméthée, son satellite voisin, qu’il change d’orbite avec lui tous les quatre ans, un phénomène unique dans le système solaire.

Caractéristiques de Janus

Le satellite appartient à la classe riche et variée des lunes permanentes de Saturne — 24 au total. Toutes ont été plus ou moins bien étudiées : dans l’histoire de l’exploration spatiale, la géante gazeuse a été visitée par quatre sondes. Et l’une d’entre elles, Cassini-Huygens, étudie depuis 2004 la planète avec ses anneaux et ses lunes. En raison de la proximité relative de Saturne avec la Terre, les scientifiques ont pu obtenir une grande quantité de données — même Janus, qui est loin d’être la lune la plus grande et la plus remarquable de la planète, fait l’objet de photographies à haute résolution.

En conséquence, nous en savons beaucoup sur le satellite, à savoir :

• Janus a un diamètre d’environ 100 kilomètres. Cependant, en raison de sa forme irrégulière, il diffère d’un endroit à l’autre — les mesures linéaires du satellite sont de 203×185×152 kilomètres, et son contour, vu de loin, ressemble à une pomme de terre.
• La masse de Janus n’est que de 1,8×10 18 kilogrammes, ce qui, compte tenu de la taille du satellite, correspond à une densité moyenne de 0,6 g/cm 3, soit la même consistance qu’un carton très aéré. Si vous jetiez Janus dans l’eau, il flotterait en toute sécurité jusqu’à la surface — et pourrait encore supporter une charge de 40 % de sa masse.
• L’albédo de Janus — c’est-à-dire son pouvoir réfléchissant — est très élevé : il correspond à 70 % de la lumière qui frappe la surface du satellite. Cela suggère que Janus est composé principalement de glace d’eau et de méthane, comme de nombreux petits satellites de géantes gazeuses. Cependant, la glace est beaucoup plus dense que Janus, ce qui explique la présence de nombreux vides à l’intérieur du satellite. De tels corps spatiaux sont appelés «tas de décombres». Ils sont constitués d’un grand nombre de fragments de roches, dont les irrégularités sont masquées par une épaisseur de matériau réduit en poussière.
• Fait intéressant : les «tas de décombres» sont un grand nombre de petits satellites de planètes géantes, ainsi que des astéroïdes. Leur répartition s’explique par la fréquence des collisions et des fortes interactions gravitationnelles, qui font que les grands objets spatiaux se désintègrent souvent en fragments. Confirmant cette hypothèse, Janus, par sa composition et son orbite, s’apparente à Epiméthée, un satellite voisin, ce qui indique leur ancêtre commun.
• Mais le plus intéressant, ce sont les caractéristiques orbitales de Janus. Le satellite tourne autour de Saturne en un peu moins de 17 heures, soit le temps qu’il faut à Janus pour effectuer une révolution autour de son axe. Cette rotation est appelée rotation synchrone. Cela ne surprendra personne — le satellite synchrone de la Terre est aussi notre Lune. Mais ce qui a vraiment découragé les astronomes, c’est que la distance entre les orbites de Janus et d’Epiméthée, une autre lune de Saturne, n’est que de 50 kilomètres, soit moins que le rayon de Janus !

Janus et Epiméthée

Le résultat de cette proximité est une «danse de la lune» unique dans le système solaire : lorsque les satellites s’approchent à une distance minimale l’un de l’autre, ils changent d’orbite pendant 4 ans, jusqu’à la prochaine approche.

Histoire de l’exploration de Janus

Étape primaire

La proximité des orbites de Janus et d’Epiméthée a sérieusement gêné les astronomes. On considère que le découvreur de Janus est le Français Audouin Dulfiust, qui a remarqué Janus en 1966 et avait auparavant prédit son existence à partir de la courbure des anneaux de Saturne, bien que personne ne sache lequel des satellites il a découvert exactement. Dulfüst a passé sa vie à étudier les planètes, en particulier Jupiter, Saturne et Mars. Pour étudier cette dernière, il a grimpé avec un ballon à une hauteur de 7 kilomètres, où il a utilisé un télescope pour déterminer la proportion de vapeur d’eau dans l’atmosphère de Mars. Ce succès lui vaut trois prix, dont le prestigieux prix de l’Académie des sciences de Paris.

Les anneaux de Saturne, ainsi que les satellites Janus (ci-dessus) et Rhéa.

La même année, les recherches de Richard Walker ont également permis de «trouver» Janus, bien que l’on pense aujourd’hui qu’il a découvert Epimetheus. Depuis lors, les scientifiques ont éprouvé des difficultés inexplicables à observer Janus : Epimetheus étant également pris dans la fourchette orbitale calculée, les astronomes ont trouvé le satellite à un nouvel endroit à chaque fois. Le mouvement chaotique de Janus n’a pas trouvé d’explication — l’astronomie a eu besoin d’un deuxième «découvreur» pour clarifier la situation et séparer les deux lunes.

La séparation de Janus et d’Epiméthée

Ces héros sont Stephen Larson et John Fountain qui, en 1978 — douze ans après la découverte — ont prouvé la séparation des deux satellites de Saturne. Deux ans plus tard, la sonde Voyager 1 a envoyé la première image de Janus et Epimetheus, clôturant ainsi la question. Depuis lors, Larson et Fountain comptent parmi les découvreurs des deux lunes.

D’ailleurs, l’histoire de la «dualité» du satellite jusqu’en 1978 justifie pleinement son nom, choisi en l’honneur du dieu romain Janus à deux visages. Bien qu’il n’ait été officiellement adopté que lorsque Voyager l’a confirmé en 1980, Dolfus l’a prophétiquement suggéré dès la découverte.

Études de la sonde

Janus, satellite de Saturne, contre la couverture nuageuse de la planète

Après Voyager 1, c’est la sonde Cassini-Huygens, qui étudie le système de Saturne depuis 2004, qui a le plus contribué à l’image scientifique de Janus. Le double nom est motivé par le fait qu’au moment de son lancement en 1997, la sonde était composée de deux appareils distincts : le vaisseau spatial Cassini pour l’exploration orbitale et le module d’atterrissage Huygens pour l’étude de Titan. Titan est le plus grand satellite de Saturne et possède une atmosphère complète. Huygens s’est séparée avec succès en 2005, après quoi les deux sondes fonctionnent indépendamment l’une de l’autre.

La meilleure image de Janus a été obtenue par Cassini en 2008 à une distance de 169 000 kilomètres. On connaît également la photo où Janus et Epiméthée sont en train de changer d’orbite — la sonde-caméra a réussi à capturer le moment de convergence maximale des satellites à une distance d’un peu moins d’un demi-million de kilomètres.

Caractéristiques de Janus

Saturne projette une ombre sur les anneaux, Janus et Mimas sont visibles.

Qu’y a-t-il d’autre de surprenant dans ce satellite de Saturne ? Outre les caractéristiques mentionnées ci-dessus, les astronomes soulignent les points suivants :

• Bien que l’échange des orbites de Janus et d’Epiméthée soit appelé une danse, les «partenaires» ne sont pas égaux : lors du dernier «roque», Epiméthée s’est déplacé de 80 kilomètres, alors que Janus n’en a parcouru que 20. Cela s’explique par le fait que Janus est quatre fois plus lourd que son voisin.
• D’autres lunes jouent le rôle de satellites bergers de la partie pointue de l’anneau de Saturne, retenant la matière de leurs bords par leur influence gravitationnelle. Les «bergers» deviennent souvent la source de matériaux pour les anneaux, qu’ils perdent sous l’effet de la gravité de Saturne.
• En plus de garder les anneaux de Saturne, Epiméthée et Janus retiennent également leur propre anneau. Il est constitué de morceaux de glace arrachés aux deux lunes par des météorites. Il y a bien assez de matière pour cela : des cratères d’une section de plus de 30 kilomètres ont été découverts à la surface de Janus.

Mais il y a inexplicablement peu de structures linéaires sur le satellite — étant donné que Janus est souvent en interaction gravitationnelle avec Epiméthée, ce qui fait que ce dernier est couvert d’un réseau de fissures. Les scientifiques expliquent ce phénomène par la présence d’une grande quantité de poussière sur Janus qui, avec le temps, masque toutes les irrégularités.

Date de publication: 12-26-2023

Mettre à jour la date: 12-26-2023