Iapétus ou Japet

 

  Quand Jean Dominique Cassini a découvert pour la première fois Iapétus, à l'aide d'un télescope en 1671, il écrivit qu'il ne put voir qu'un côté (le côté brillant) et pas l'autre. Quant à la sonde Voyager 2, elle l'a survolé à 966 000 km  le 22 août 1981, nous révélant une face très brillante, pouvant être de la glace et très cratérisée, tandis que l'autre est très sombre. Ce survol de Voyager 2 a permis de voir Iapétus avec une résolution de 20 km.


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Mythologie

    Dans la mythologie grecque, Iapétus, pour les anglo-saxons ou Japet en français, fils d'Uranus et de Gaïa, a combattu Zeus dans la guerre entre le Titans et les dieux d'Olympiens. Il a été vaincu et emprisonné avec les autres Titans après qu'ils aient perdu cette guerre. Iapétus serait un ancêtre de la race humaine. Un Titan et le père d'Atlas, Iapétus était également le père de trois autres Titans qui jugèrent les âmes des morts d'Hadès, le roi des enfers: Ménoétios, Prométhée, et Epiméthée. Sa femme était Clymène.

    Lors de sa découverte, en 1671 par Cassini, ce dernier voulut le dénommer Sidera Lodoicea en l'honneur du roi de France, Louis XIV. La postérité ne retiendra que Japet ou Iapetus pour les anglo-saxons qui gardèrent son nom latin.

Caractéristiques

   Seul satellite à avoir une variation de brillance dans un rapport de 6 au cours de ses révolutions autour de Saturne, il intrigue les astronomes. La région sombre et lisse est dénommée Cassini Regio. Peu de cratères y ont été découverts. Les astronomes croient que la matière sombre qui recouvre cette région est renouvelée continuellement, faisant disparaître ainsi chaque nouveau cratère. A l'opposé se trouve Roncevaux Terra. Cette région est couverte de centaines de cratères. Le plus large de ces cratères, Roland, mesure 144 km de diamètre. Le second cratère de cette zone, Marsilion, mesure  136 km de diamètre. 

3e satellite saturnien selon la taille, Iapétus est sur une orbite synchrone
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http://pds.jpl.nasa.gov/planets/images/browse/saturn/iapg1.jpg

  3e satellite saturnien selon la taille, Iapétus est sur une orbite synchrone à  3 561 300 km de Saturne, inclinée à 14,72° par rapport à l'écliptique mais légèrement inclinée sur le plan dans lequel se trouvent les anneaux et la plupart des autres satellites. Sa période orbitale, égale à sa rotation, s'effectue en 79,3301825 jours terrestres. L'excentricité de son orbite est de 0,02828. Longtemps le plus éloigné, il se situe aujourd'hui au milieu de la cohorte. D'un diamètre de 1 436 km, il possède une masse estimée à 1,88.1021 kg. Il est sensiblement plus gros que Téthys et Dioné. Il n'est pas loin d'égaler Rhéa mais avec un aspect totalement différent. Sa densité de 1,1 suggère un peu de roches et une grande partie de glace d'eau avec du méthane ou de l'ammoniaque à l'intérieur. Aucune atmosphère, ni champ magnétique n'ont été détectés.

Masse (kg) 1,88.1021
Diamètre (km) 1 436
Densité moyenne (g.cm-3) 1,1
Distance moyenne à Saturne (km) 3 561 300
Rotation (jours terrestres) 79,3301825
Période orbitale (jours terrestres) 79,3301825
Vitesse moyenne orbitale (km/sec) 3,27 
 excentricité 0,0283 
 inclinaison orbitale (degrés) 14,72 
 Vitesse d'évasion (km/sec) 0,586 
 Albedo géométrique visuel 0,2 
 Magnitude (Vo) 10,2-11.9 

 

Satellite aux 2 visages

    Un cliché de Voyager 1 a révélé le contraste entre l'hémisphère droit et l'hémisphère gauche, déjà remarqué par Cassini.  Par chance Voyager 2 passera le 22 août 1981 à 1,1 millions de km et confirmera l'observation de Voyager 1. Cassini constata que Iapetus n'était visible que d'un seul côté de Saturne, "comme s'il était brillant d'un côté avec de l'autre, une face complètement noire !" dit-il. 

   Iapétus possède une face brillante qui renvoie 50 % de la lumière solaire, tandis que l'autre, sombre, ne reflète que 3 à 4 % de cette lumière. Etonnamment, le matériau sombre couvre précisément le côté d'Iapétus qui se trouve face au mouvement orbital (face avant - 90° de latitude) autour de Saturne (sauf les pôles), tandis que le matériau brillant se trouve sur l'autre hémisphère (face arrière). A chaque rotation sur l'axe, Iapétus fait un tour autour de Saturne.  Ainsi le satellite montre toujours 2 visages dans la direction de la planète ou à l'opposé.

 

   Le sol brillant serait constitué de glace sale et le terrain sombre de molécules carbonées, selon des mesures faites avec les télescopes terrestres. L'hémisphère sombre d'Iapétus, constitué certainement de substances organiques tels les composés cyanogènes toxiques comme les polymères congelés de cyanure d'hydrogène, a été comparé au goudron ou à l'asphalte et il est si sombre qu'aucun détail de ce terrain n'a été mis en évidence par Voyager 2. Pour l'instant les scientifiques ne comprennent pas son origine.

  Deux théories ont été développées, mais ni l'une ni l'autre ne sont entièrement satisfaisantes:

  • le matériau sombre pourrait être de la poussière organique en provenance du petit voisin à 6,4 millions de km de lui, le satellite Phoebé et déposée sur la face avant (dans le sens de la rotation orbitale) d'Iapétus, comme la poussière qui spirale devant Saturne, Iapétus naviguant à travers le nuage de poussière. Pourtant la couleur semble différente ou bien

  • le matériau sombre pourrait être fait de laves cryovolcaniques carbonées éjectées de l'intérieur d'Iapétus
    et qui furent noircies par le rayonnement solaire, les particules chargées et les rayons cosmiques. Une observation accréditerait l'origine interne: la concentration de matériaux au fond des cratères, lesquels suggèrent que quelque chose a rempli les cratères ou

  • il pourrait s'agir d'hydrocarbures retombés lors d'éruptions de méthane, ce composé étant soupçonné d'être présent  en grandes quantités sous la croûte de Japet.

  Les chercheurs comptent beaucoup sur Cassini pour en déterminer les causes et découvrir des détails de moins de 20 km.

  L'hémisphère brillant et gelé montre beaucoup de grands cratères d'impact, tandis que sur l'autre, il n'y en a pas de visibles.  C'étaient les meilleures images en attendant celles de Cassini.

Cassini a vu ce satellite aux 2 visages
http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA06100.jpg

   La perplexité règne toujours parmi les scientifiques, à la vue des images de Cassini montrant ce satellite aux 2 visages. Cette image prise le 3 juillet 2004 à une distance de 3 millions de km avec un petit angle, nous montre les 2 faces de Iapétus. Durant sa visite de 4 ans, Cassini passera à proximité, lors d'un survol à 1 000 km, le 10 septembre 2007.

  La face visible a été observée à un angle Soleil - Iapétus - Cassini de 10 degrés. La résolution est de 18 km. L'image a été amplifié d'un facteur 2 afin d'améliorer la vision.

  Cependant, il est établi que si la surface sombre est mince, elle doit être continuellement renouvelée, sinon les impacts cométaires mettraient à jour de plus en plus de matière brillante.

  La matière sombre peut être expliquée par des éruptions de méthane en provenance de l'intérieur. Cette théorie est en accord avec la découverte d'un anneau de matière sombre de 100 km de diamètre environ, qui est à cheval sur la limite des 2 hémisphères (brillant et sombre) de Iapétus. De tels anneaux se sont formés sur la Lune et sur Mars lorsque la matière volcanique a surgi dans les cratères formés lors d'impacts météoritiques et les a rempli en formant un pic central.

   Après des sondages radar effectués depuis la Terre, une autre surprise est apparue. Iapétus apparaît comme un objet uniforme, signifiant qu'il n'y a aucune différence entre la face sombre et la face brillante. Mais une couche mince n'a pas beaucoup d'effets sur la réflexion des ondes radar qui détecte de la glace. Les 2 côtés seraient donc constitués de glace, ce que optiquement nous ne voyons pas. Mais cette interprétation dépend légèrement de ce que le matériau sombre est fait. Cassini nous renseignera peut-être ?

La noix

  Cassini a survolé, à 2 km/s,  la surface de Iapetus le 31 décembre, à 123 400 kilomètres.  Le satellite Iapetus, est connu pour avoir 2 faces différenciées: l'une claire et l'autre foncée. 

  La scène est dominée par une région sombre, fortement cratérisée, appelée Cassini Regio, qui couvre à peu près tout l'hémisphère. Iapetus mesure 1 436 km de diamètre. La vue est centrée sur l'équateur et par 90° de latitude ouest une zone qui fait toujours face à la direction du mouvement orbital autour de Saturne.

   A l'intérieur de Cassini Regio, et particulièrement près de l'équateur, des dépôts sombres avec une réflectivité visuelle de surface d'environ 4 %  englobent presque tout avec une remarquable uniformité. Cependant, aux latitudes moyennes ( 40°), les zones de transition vers les terrains beaucoup plus brillants, des surfaces gelées proches des pôles où les glaces sont très brillantes, ont une réflectivité de plus de 60%. Cependant, cette région n'est pas uniforme: l'inspection minutieuse indique que la surface est marquée par de fines stries de matières plus sombres qui s'étendent grossièrement sur un axe nord-sud sur pratiquement quelques km et parfois jusqu'à quelques dizaines de km de long. 

 

La structure unique et peut-être la plus remarquable, découverte sur les images de Cassini est une arête topographique qui coïncide presque exactement avec l'équateur géographique.
http://ciclops.lpl.arizona.edu/media/ir/2005/706_1419_1.jpg

   Un ancien bassin d'impact de 400 km de diamètre apparaît juste au-dessus du centre du disque. Le bassin contient une grande quantité de petits cratères récents. Les bords sont délimités par des escarpements, raides, qui descendent jusqu'au fond du bassin. Plusieurs de ces escarpements, de même que les parois des cratères voisins, apparaissent brillants, probablement en raison des affleurements exposés à de la glace relativement propre. En particulier aux latitudes moyennes, les escarpements les plus brillants sont exposés plus prés des pôles que de l'équateur. Souvent, les escarpements opposés au sud sont marqués avec un matériau de faible albédo.

   La structure unique et peut-être la plus remarquable, découverte sur les images de Cassini est une arête topographique qui coïncide presque exactement avec l'équateur géographique. L'arête, visible sur cette image, fait approximativement 20 km de largeur et s'étend de l'ouest (côté gauche) du disque jusqu'à presque la limite jour/nuit (côté droit). Sur la gauche, le piton sur la crête atteint au moins 13 km au-dessus des terrains alentours. Sur une longueur approximative de 1 300 kilomètres, elle reste presque exactement parallèle à l'équateur à quelques degrés près. Elle fait ressembler Iapetus à une grosse noix. L'origine physique de cette arête n'a pas encore était expliquée. Il n'est pas certain que l'arête soit une ceinture de montagnes qui a jailli ou bien une faille d'extension par laquelle de la matière provenant de l'intérieur de Iapetus a été éjectée sur la surface et qui s'est accumulée localement, formant une arête.

  L'origine de Cassini Regio est un vieux débat parmi les scientifiques. Une théorie propose que la matière sombre ait pu jaillir, en provenance de l'intérieur, sur la surface glacée de Iapetus. Une autre théorie soutient que la matière sombre représente une accumulation de débris, éjectés par l'impact d'objets sur la surface des satellites extérieurs de Saturne. Les détails de cette mosaïque d'images prises par Cassini, n'éliminent pas définitivement  les autres théories. Cependant, ils fournissent de nouvelles approches et soulèvent d'importantes questions.

   L'aspect uniforme des matériaux sombres à l'équateur, la minceur apparente et inconsistante des matériaux foncés à des latitudes progressivement plus élevées et des fines rayures foncées près de la marge distale de Cassini Regio suggèrent fortement que le matière sombre ait été mise en place comme un enduit. Le fait qu'il n'existe aucune preuve évidente sur des éruptions de fluides qui ont resurfacé Cassini Regio est un résultat très important. La haute densité de cratères d'impact argumente le fait que le terrain, au-dessous de la couche sombre et relativement ancien, n'a pas disparu. Ainsi, Cassini Regio peut être né à partir d'éruptions avec panaches dans lesquelles les matériaux particulièrement  sombres se sont accumulés sur la surface lors de leurs retombées, peut-être en même temps que la création de l'arête équatoriale.

   Le nord est en haut de l'image. Cassini a acquis cette image à partir d'une mosaïque d'images prises en longue focale le 31 décembre 2004 à une distance de 172 400 km, l'angle Soleil Iapetus Cassini fait 50°. L'échelle est de 1 km/pxl. Le contraste a été renforcé pour améliorer la visibilité des fines structures de surface.

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06166   

http://ciclops.org/

 

Cassini Regio

la zone baptisée Cassini Regio, au plancher parsemé d'anciens impacts, plus récents.

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  Voici la zone baptisée Cassini Regio, au plancher parsemé d'anciens impacts, plus récents. Le Nord est à gauche de l'image et l'illumination solaire. Un spectaculaire éboulement de 15 000 m de haut est visible dans un ancien cratère, à l'intérieur du bassin d'impact. Les gravats, non consolidés,  qui se trouvent à l'intérieur du cratère, s'étendent sur la moitié des 120 kilomètres de diamètre. 

Des éboulements, sur Callisto, se sont effondrés des parois de deux cratères à fond plat.

       Les éboulements sont des phénomènes géologiques communs sur plusieurs corps planétaires, incluant la Terre et Mars. Cependant, l'aspect de ces éboulements sur un satellite glacé  possédant un terrain cratérisé avec un albedo relativement bas rappellent particulièrement ceux observés par Galiléo, pendant son séjour autour de Jupiter, sur Callisto. 

      Une image particulière de Callisto (ci-contre), vue par Galiléo, montre  que les éboulements se sont effondrés des parois de deux cratères à fond plat. Comme sur Callisto, le fait que les éboulements s'étendent sur plusieurs kilomètres depuis la falaise, devrait indiquer que le matériau de surface est composé de grains très fins qui ont peut-être rempli le cratère par un phénomène mécanique, permettant aux débris de s'étendre à grandes distances.



  L'image a été obtenue en lumière visible avec la caméra à grande focale le 31 décembre 2004 depuis une distance d'environ 123 400 kilomètres de la surface de Japet  et l'angle formé par le Soleil, Japet et Cassini faisait 78°. La résolution est de 740 m/pxl. L'image fut traitée en contraste et gain d'un facteur 2 pour améliorer la vision des détails.

 

Un pôle

 

 Cette vue oblique, sur les hautes latitudes de Japet, montre la transition entre les zones sombres fortement cratérisées de Cassini Regio et un terrain gelé très brillant.
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   Cette vue oblique, sur les hautes latitudes de Japet, montre la transition entre les zones sombres fortement cratérisées de Cassini Regio et un terrain gelé très brillant.

   Sur cette mosaïque constituée de 2 images prises durant le survol de Japet au nouvel an 2005, le pôle du nord est situé approximativement à 15 degrés, sur la droite. A l'équateur, juste au delà du limbe supérieur gauche de Japet (Iapetus), les terrains sont uniformément couverts d'un manteau  sombre avec une réflectivité d'environ 4 pour cent. A environ 40° de latitude, les dépôts sombres deviennent inégaux et diffus à la transition avec un terrain beaucoup plus lumineux et glacial près du pôle. Ce matériau très brillant a une réflectivité de 60%. 

   Superposé sur le terrain lumineux se trouve une couche subtile et fantomatique presque parallèle à de fines stries s'étendant du nord au sud. Ces stries, découvertes lors du survol de Japet, mesurent typiquement quelques km de large pour plusieurs dizaines de km de long. Leur apparence et leur orientation peuvent être liées à l'emplacement du matériau sombre qui couvre Cassini Regio. 

   Les matériaux sombres pourraient représenter une accumulation progressive de débris  en provenance de l'espace, ou bien  des retombées des éruptions à panaches qui ont pu accompagné la formation de l'arête équatoriale énigmatique de Japet.

    Dans la partie supérieure gauche, se trouve un cratère avec un pic central brillant de 4 000 m de haut et à 70 km des parois.  Les brillantes parois nord du cratère sont remarquables. Dans un même cratère,  les brillantes parois nord ont souvent un albédo plus élevé que les parois sud correspondantes. Elles ressemblent vaguement aux brillantes parois nord découvertes par Voyager et Galilée dans les cratères près des pôles des satellites joviens Callisto et Ganymède. Dans le cas des satellites joviens, le piégeage du gel sur les parois nord et la sublimation de glace sur les parois sud, selon pourrait expliquer les asymétries nord-sud dans des albédos des parois des cratères.

   Cependant, le fait que quelques cratères d'apparence jeune sur Japet qui ont des parois brillantes au nord et des parois sombres côté sud, et la couche de stries proches du pôle nord de Japet suggèrent qu'un autre mécanisme puisse être responsable des asymétrie d'albédo sur les parois des cratères de Japet.

   Il est possible que les parois sud puissent être souillées par le même processus qui provoque un faible albédo couvrant toute la région. Dans ce cas, les escarpements dirigés vers le nord  pourraient être brillants parce qu'ils font face au pôle et, selon certains chercheurs, seraient protégés d'une sorte "aérosol" de matériaux sombres. Les brillantes parois sud existent essentiellement sur les cratères jeunes qui n'ont pas été suffisamment exposés à cet "aérosol", pour être souillées.

   Cette image a été obtenue dans le visible avec la caméra à longue focale, le 31/12/04, depuis une distance d'environ 123 370 km. La résolution est de 732 m/pxl. L'angle formé par le Soleil, Japet et la sonde faisait 93°.

 

Surface bigarée

 

Ce sont presque les vraies couleur, révélées par Cassini, de la surface intrigante de Japet, avec un éclat de première importance.
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  Ce sont presque les vraies couleur, révélées par Cassini, de la surface intrigante de Japet, avec un éclat de première importance.

  Les images, prises avec différents filtres spectraux et utilisées pour réaliser cette image composite, furent prises comme images normales et utilisées pour réaliser l'image de la "noix", ci-dessus. L'utilisation de la couleur est d'un grand secours pour discriminer les ombres (qui apparaissent noires) des surfaces intrinsèquement noires (qui apparaissent brunes ici).

  Cette image montre la partie nord de Cassini Regio et la zone de transition vers une surface plus brillante aux latitudes plus élevées. A l'intérieur de la zone de transition, la surface est incrustée de fines stries de matériau sombre s'étendant nettement dans la direction nord sud. L'absence d'atmosphère sur Japet signifie que le matériau a été déposé par un moyen autre qu'une précipitation, telle qu'une projection de n'importe quel endroit du satellite ou dépôt de matériau en provenance du système saturnien. Le pôle nord de Japet n'est pas visible.

  Les images furent prises dans le proche infrarouge (centré sur 930 nm), dans le vert (centré sur 568 nm) et l'ultraviolet (centré sur 338 nm) et combinées pour créer cette image. Cela présente l'intérêt de visualiser plus que la vision humaine ne peut percevoir. Cette image, comme les autres, fut prise avec la camèra à longue focale, le 31 décembre 2004 à partir de 172 900 km de Japet. La résolution est de 1 km/pxl. L'image a été amplifié d'un facteur 2 pour percevoir les petites structures à la surface.

Image stéréoscopique

Cette splendide image stéréoscopique, visible avec des lunettes spéciales (rouge pour oeil gauche) nous fait voir le globe de Japet. 
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   Cette splendide image stéréoscopique, visible avec des lunettes spéciales (rouge pour oeil gauche) nous fait voir le globe de Japet. Elle fut créée en combinant 2 images de Cassini qui furent prises à un jour d'écart. Cette vue sert principalement à montrer la sphéricité de Japet, ainsi que sa topographie.

   La crête linéaire et saillante au centre de la zone sombre, Cassini Regio, marque l'équateur tout proche. Cette crête a été découverte à partir de ce lot d'images et a été vue pour la première fois à l'aide d'une résolution plus élevée, lors du survol par Cassini, le 31/12/04. Quelques scientifiques, spécialistes du traitement d'images, ont suggéré que la crête pourrait être en relation avec la matière sombre qui couvre la face avant (dans son parcours orbital). La montagne sur la partie gauche de la crête, s'élève à plus de 13 000 m au-dessus des terrains environnants.

   Le large bassin proche du terminateur (en haut, à droite) a été détecté sur les images de Cassini en juillet 2004. Il a un diamètre de 550 km. Le large bassin en haut, à gauche, vient d'être découvert sur ces nouvelles images. Le cratère en bas, à droite (à l'intérieur du terrain brillant) est connu depuis l'aventure Voyager.

   Le nord se trouve en haut à gauche. Les images ont été obtenues dans le visible avec la caméra à longue focale le 26 et le 27 décembre 2004. La distance de Cassini s'échelonna de 88à 537 km à 716 678 km entre les 2 images. L'angle formé entre le Soleil, Japet et Cassini, ou angle de phase, a bougé de 21 à 22° . La résolution atteinte était respectivement de 5,2 km et 4,3 km/pxl. C'est ce décalage entre les 2 images qui fournit l'effet stéréoscopique. A l'aide des lunettes stéréo (rouge et bleu) chaque oeil voit une image différente de l'autre. C'est le cerveau qui reconstitue la 3e dimension.

est-il ?

 

 

Programme de Cassini

   Afin de suivre l'évolution de Cassini et la progression de ses survols le programme est reporté à chaque thème concerné.

  L'orbiter (2 125 kg) va étudier Saturne, ses 7 anneaux (éloignés de 66 000 à 181 000 km) et sa quarantaine de satellites, dont plus d'une dizaine découverts depuis 5 ans, faisant apparaître le système de Saturne comme un mini Système solaire. Il effectuera 52 survols.

  Titan, le plus gros satellite, sera survolé 45 fois avec environ 30 survols à ~ 950 km. Puis les 8 satellites suivants seront survolés le:

  • 11 juin 2004             Phoebé     (d= 220 km)       à              2 068 km

  • 1 janvier 2005          Iapétus     (d= 1 436 km)     à             65 000 km

  • 17 février 2005         Encelade  (d= 499 km)        à              1 179 km

  • 9 mars 2005             Encelade                            à                 500 km

  • 14 juillet 2005          Encelade                            à               1 000 km

  • 2 août 2005              Mimas       (d= 392 km)       à              45 000 km

  • 24 septembre 2005  Téthys        (d= 1 060 km)    à             33 000 km

  • 26 septembre 2005   Hypérion   (d= 283 km)       à                  990 km

  • 11 octobre 2005       Dioné         (d= 1 120 km)    à                  500 km

  • 26 novembre 2005   Rhéa          (d= 1 528 km)    à                  500 km

  • 27 juin 2007             Téthys                                 à              16 200 km

  • 30 août 2007            Rhéa                                   à                5 100 km

  • 10 septembre 2007  Iapétus                                à                1 000 km

  • 12 mars 2008           Encelade                             à                  995 km  

 

 

 

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