Prométhée, titan de la mythologie grecque, a volé le feu aux dieux pour le donner aux hommes. Prométhée, satellite de Saturne, est beaucoup moins altruiste : non seulement il interfère avec les autres satellites, mais il «pille» et déforme l’anneau de la planète qui lui a été confié.
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Caractéristiques de Prométhée
Les planètes dotées d’anneaux, comme Saturne, ont des satellites bergers : leur orbite longe le bord des anneaux, les empêchant ainsi de s’effondrer. Mais tous les «bergers» ne sont pas égaux. Prométhée, en orbite autour de la face interne de l’anneau F de Saturne, qui est mince et séparé des autres, altère gravement sa structure par sa gravité. De plus, le résultat de l’influence de Prométhée pourrait être la création d’un nouveau satellite, même s’il est petit ! Ses caractéristiques lui ont permis d’entrer dans une telle interaction :
- Prométhée n’est pas le plus grand : ses dimensions linéaires sont de 148 x 100 x 68 kilomètres. Le satellite n’est que le douzième en taille parmi les 24 lunes régulières et les 38 lunes irrégulières de Saturne. Les lunes irrégulières se distinguent des lunes ordinaires par une orbite différente de celle des satellites primordiaux de la planète : elle est trop allongée, fortement déviée de l’équateur ou la lune qu’elle porte se déplace dans la direction opposée à la rotation de la planète. Prométhée fait partie des satellites primordiaux.
- La composition de Prométhée est similaire à celle d’autres petits satellites de géantes gazeuses — il est composé principalement de glace d’eau avec des mélanges de substances organiques simples comme le méthane. La densité finale du satellite n’est que de 0,6 g/cm 3, soit près de la moitié de la densité de l’eau et une fois et demie celle de la glace. Cela signifie qu’il y a beaucoup de vides à l’intérieur de Prometheus. On en déduit que la masse finale de Prométhée est de 1,57-10 17 kilogrammes.
- La forme de Prométhée est très allongée et ressemble à une tarte. Les astronomes remarquent que la surface du satellite est assez lisse et qu’il y a moins de cratères que sur les lunes voisines. La réflectivité de la lumière de Prométhée est caractéristique des objets glacés et représente 60 % de la lumière qui l’atteint. Comme la surface du satellite réfléchit la majeure partie de l’énergie solaire, il fait très froid sur Prométhée — la température moyenne est de 199 °C. D’ailleurs, Prométhée est de couleur rouge — à cause du tholin, un produit de désintégration des substances organiques sous l’influence du rayonnement ultraviolet, que l’on trouve à la surface du satellite.
- Les caractéristiques orbitales du satellite sont typiques des lunes intérieures de Saturne. La distance entre Prométhée et la planète n’est que de 139 000 kilomètres. Il est donc le quatrième satellite permanent le plus proche de la surface de Saturne — seuls Pan, Daphnis et Atlas ont une distance inférieure à la planète. Le temps de circulation complète du satellite est synchrone avec la période de rotation autour de l’axe — un peu moins de 15 heures terrestres.
Perturbations dans l’anneau F de Saturne, causées par le satellite Prométhée
Le plus remarquable, cependant, est le rôle du compagnon berger de Prométhée — et ce n’est pas tant le rôle lui-même que la manière dont le compagnon le remplit. Avant la découverte de Prométhée, on pensait que les anneaux des grandes planètes telles que Saturne ou Neptune se formaient à partir des débris de satellites effondrés qui s’étaient trop rapprochés de la planète, transgressant ce que l’on appelle la limite de Roche. Au-delà de cette limite, les forces de marée du corps central sont plus fortes que la gravité propre du satellite, et le corps s’effondre en centaines de petits morceaux.
Mais Prometheus a montré que le processus inverse est également possible : les anneaux constitués de poussière de glace peuvent être ramenés à l’état d’objets solides. C’est peut-être ainsi que Prometheus et les autres lunes de Saturne sont nées, et il est probable qu’elles contribuent maintenant à la naissance d’un autre satellite.
L’histoire de l’exploration de Prométhée
Étape primaire
L’honneur de la découverte de Prométhée revient à Stewart Collins, un astronome américain qui a reconnu Prométhée sur une image prise par la sonde Voyager 1 en 1980. «Voyager a d’ailleurs été la deuxième sonde à passer devant Saturne après Pioneer 11. Cette dernière a découvert le mince anneau F de Saturne, qui joue un rôle important dans la compréhension de Prométhée.
Les images de Voyager 1 manquaient cependant de profondeur dans les données scientifiques — la taille de l’image n’était que de 430 x 440, avec une résolution de 4 kilomètres par pixel. Les études du télescope spatial Hubble, lancé en orbite terrestre en 1990, ont été beaucoup plus utiles : elles ont permis de déterminer l’épaisseur des anneaux de Saturne, leur composition, ainsi que la composition approximative des satellites, y compris Prométhée.
Sonde Cassini-Huygens
L’influence de Prométhée sur les anneaux
Cependant, les informations les plus précieuses et les plus pertinentes sur Prométhée à ce jour sont recueillies par la sonde Cassini-Huygens. Depuis 2004, elle tourne autour de Saturne, explorant non seulement la géante gazeuse, mais aussi ses anneaux et ses satellites.
La sonde porte un double nom en raison de son caractère composite : au moment de son lancement en 1997, le vaisseau spatial était composé de deux appareils. Il s’agissait de la station spatiale automatisée Cassini, conçue pour explorer depuis l’orbite, et du module d’atterrissage Huygens, que Cassini a largué en 2005 sur Titan, le plus grand satellite de Saturne, plus grand que la première planète de notre système, Mercure. Les deux parties de la sonde ont été nommées en l’honneur des scientifiques Giovanni Cassini et Christian Huygens, qui ont découvert les cinq premiers satellites de Saturne.
Prométhée, image de la sonde Cassini
L’image la plus célèbre de Prométhée est la photographie de Cassini du 11 août 2006, qui montre clairement l’impact du satellite sur l’anneau F. La capture de ce moment a été possible à partir d’une caméra de la sonde Cassini. La capture de ce moment a été possible à une distance de 2,2 millions de kilomètres — la résolution finale des données envoyées à la Terre est de 13 kilomètres par pixel. C’est la même sonde Cassini qui a fourni la photo la plus détaillée de Prometheus en 2010, alors qu’elle n’était séparée que par une distance d’un million de kilomètres. La résolution de l’image s’est avérée être d’environ 200 mètres par pixel, ce qui est beaucoup pour une photo prise à une distance de quelques dizaines de milliers de mètres et recompressée plusieurs fois pour la transporter sur 1,195 milliard de kilomètres.
Caractéristiques de Prometheus
Prometheus présente de nombreuses caractéristiques qui retiennent l’attention des scientifiques et des amateurs. Certaines sont typiques des petits satellites et des petits astéroïdes, comme la légèreté du satellite, qui s’explique par la structure poreuse de Prométhée. L’explication d’autres caractéristiques a nécessité de longues observations. Le satellite compte peu de cratères par rapport aux lunes voisines, bien que leur âge soit à peu près le même. L’indice a été trouvé dans le fait que les vieux cratères de Prométhée sont recouverts de matière «broutée» par l’anneau F de Saturne.
La relation complexe entre l’anneau F de Saturne et Prométhée est devenue une source précieuse d’informations sur les processus gravitationnels dans les systèmes planétaires — et même stellaires ! — stellaires. Les astronomes ont d’abord pensé que la connexion entre le satellite et l’anneau renforçait un autre satellite de Saturne, Pandora. Mais après analyse spectrale, il s’est avéré qu’il était trop léger pour cela. Prométhée est donc le seul responsable du processus d’altération des anneaux.
Prométhée et les anneaux de Saturne
L’influence du compagnon sur les anneaux
Que se passe-t-il exactement lors de leur interaction ? En se déplaçant le long de l’anneau F, Prométhée tord sa fine bande comme un serpentin. Parfois, les boucles font des nœuds, ce qui permet à Prométhée de fabriquer des «boules de neige» à partir du matériau glacé de l’anneau, qu’il peut même traîner derrière lui. Mais le compagnon ne se contente pas de créer. Il retire souvent de l’anneau des jets entiers de glace d’eau mélangée à du tholin, un produit du méthane et d’autres matières organiques qui ont été mélangés à de l’azote sous l’effet du rayonnement ultraviolet. Ce tholin colore l’anneau F d’une couleur brun-rouge, ce qui fait que Prométhée a une couleur similaire à celle de Mars.
La sonde Cassini a réussi à surprendre Prométhée en train de «voler» de la matière dans l’anneau en 2010, à 1,3 million de kilomètres de Saturne. L’image montre des jets de matière dans l’anneau et des canaux noirs entre eux. Ils se produisent lorsque Prométhée s’approche du point le plus éloigné de Saturne sur son orbite — et le plus proche du malheureux anneau. Comme le satellite tourne autour de la planète plus rapidement que l’anneau, à chaque révolution — une fois tous les 0,6 jours terrestres — il attire le jet à un nouvel endroit. La photo montre les fruits de 4 jours de «travail» de Prométhée.
Mais Prométhée ne doit pas être considéré comme une sorte de vandale cosmique qui ne fait que piller les anneaux de Saturne. Les «boules de neige» qu’il laisse dans l’anneau F — de gros amas de glace — finissent par s’accumuler et acquièrent leur propre gravité, ce qui leur permet d’être attirées l’une vers l’autre sans l’aide de Prométhée. Il se peut qu’au bout d’un certain temps, elles forment un nouveau petit satellite de Saturne. Cependant, les astronomes pensent que ce «bébé» ne pourra pas exister longtemps et qu’il sera dispersé par les forces gravitationnelles de Saturne et de ses lunes, qui le ramèneront dans l’anneau.
Pourquoi le phénomène de collecte de matière dans l’anneau de Prométhée intéresse-t-il tant les scientifiques ? Lorsque le Soleil est né, il était lui aussi entouré d’anneaux de matière, mais beaucoup plus diversifiés et plus lourds. C’est autour des premières compactions de la matière homogène des anneaux, comme les métaux lourds ou les «boules de neige» formées au hasard, que les premières planètes ont commencé à se former. Et c’est dans le système lunaire de Saturne que les astronomes ont pu observer un tel processus en direct.
Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023