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Phoebé, objet
de Kuiper
Découvert
en 1898, Phoebé est resté un astre inconnu jusqu'en 1981, lorsque
Voyager 2 l'approcha à 2,2 millions de km. Mais le 11 juin 2004, la
sonde Cassini-Huygens,
en passant à 2 068 km, nous révéla un objet presque rond, couvert
de cratères.
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Phoebé.
Présentation
 Neuvième
satellite de Saturne, découvert en 1898 par l'astronome américain
William Henry Pickering sur des plaques photographiques, il reçut le nom
de Phoebé. Mais il fallut attendre le 4 septembre 1981 pour découvrir
son "visage" sur l'image (ci-contre) prise par Voyager 2 à 2,2
millions de km. C'est à partir de cette date que les scientifiques purent
déterminer certaines de ses caractéristiques. Avec un diamètre est de
220 km, il orbite à 12 952 000 km de Saturne. Il effectue sa révolution
en 550 jours sur une orbite inclinée de 30 ° (beaucoup plus proche de
l'écliptique, plan où circule les autres planètes du Système solaire) par rapport au plan équatorial de la planète et
dans le sens rétrograde (sens de rotation inverse de la majorité des
objets du Système solaire), ce qui accrédite la thèse de l'astéroïde
capturé bien après la formation du système saturnien. De plus son apparence
diffère des autres satellites de Saturne. Phoebé
est un bloc sombre, qui déconcerte par son pouvoir absorbant. Son albédo
géométrique visuel est de 0,06. Il fut le premier satellite
irrégulier découvert autour de Saturne et, jusqu'à l'observation des
satellites extérieurs de Jupiter, les astronomes crurent qu'il était le
seul satellite du Système solaire à avoir une orbite rétrograde. Une
autre caractéristique intrigue la communauté scientifique: il n'a pas
une orbite synchrone, c'est-à-dire qu'il n'a pas toujours la même face
tournée vers Saturne. Il tourne sur lui-même en ~ 9,6 heures. Sa
composition serait inchangée depuis sa formation dans la partie externe
du Système solaire. Il ressemble aux astéroïdes carbonés qui sont
très primitifs et serait constitué des briques formées dans la
nébuleuse qui donna naissance au Système solaire. Les scientifiques
sont intrigués par la sphéricité d'un astre aux dimensions modestes car
un bloc de petite taille, limite l'action de la gravitation, empêchant le
réchauffement interne et la modification chimique des matériaux. Il est
possible que l'éjection de matériaux soit à l'origine de la noirceur de
Iapetus. http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA01965.jpg
Gros
plan
http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA06064.jpg
Cette vue
(sans traitement) spectaculaire a été obtenue alors que le Soleil, Phoebé
et la sonde formaient un angle de 84° et à une distance de 32 500 km. Le
pixel vaut approximativement 190 m.
La vraie nature de Phoebé apparaît clairement sur cette mosaïque de deux images prises
lors du passage de Cassini le 11juin 2004. L'image montre à l'évidence que
Phoebé peut être un corps riche en glace recouvert d'une mince couche de matériaux
foncés, peut-être 300 à 500 mètres. Mais le débat est intense pour
savoir si les chercheurs ont affaire avec un astéroïde, un objet de
Kuiper ou une comète. Certains éliminent l'astéroïde.
Les petits cratères brillants sont probablement assez jeunes. On a observé ce phénomène sur
d'autres satellites de glace, tel que Ganymède autour de Jupiter. Quand
les impacteurs ont percuté la surface de Phoebé, les collisions ont excavé
des matériaux frais et brillants -- probablement de la glace --à
l'origine de la couche superficielle. Davantage de preuves sont visibles
sur les pentes du cratère où le matériau plus sombre semble avoir
glissé vers le bas, exposant un matériau plus clair à l'ambiance
spatial. Quelques zones de l'image sont particulièrement brillantes,
surtout dans la partie inférieure droite où elles sont
surexposées.
La surface de
Phoebé est criblé de toutes sortes de cratères. Les images montrent des stries
brillantes sur les remparts des plus grands cratères, des raies qui émanent de plus petits cratères
avec des cannelures non interrompues en travers. Les remparts du plus
grand cratère mesurent 16 km.
En
recherchant l'origine de Phoebé, les scientifiques spécialistes du
traitement d'images notent une différence importante entre sa surface et
celle des astéroïdes rocheux qui ont été vus à des résolutions
comparables. Pour le Dr. Peter Thomas, membre de l'équipe du traitement
d'images de l'université Cornell, Ithaca, New York, "les
astéroïdes comme Ida, Mathilde et Eros, ainsi que les satellites
martiens n'ont pas de taches brillantes associés à de petits cratères
comme ceux de Phoebé".
Paysages
Les
paysages observés sur les images haute résolution contiennent également des indices
sur la structure interne de Phoebé. Le Dr. Alfred McEwen,
membre de l'équipe du
traitement d'images de l'
Université d'Arizona, Tucson, pense que Phoebé est un monde aux paysages
surprenants, avec des cratères partout, des éboulements et des structures linéaires telles que des
cannelures, des arêtes et des chaînes de puits. Ce sont des indices sur
les propriétés internes de Phoebé, que nous regarderons très étroitement afin de comprendre l'origine et l'évolution de
Phoebé. Quant au Dr Torrence Johnson,
membre de l'équipe du traitement d'images
du Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californie,
il pense que ces images nous font voir un reste ancien de corps formés il
y a plus de 4 milliards d'années dans le Système solaire externe. Les
bombardements dont il a été victime nous donnent des indices sur son
origine et son histoire.
Des images comme celle ci-contre, montrant
de fines stries brillantes qui pourraient être de la glace révélée par
l'affaissement du bord du cratère, font penser que Phoebé est un corps
riche en glace recouvert d'une couche de matériau sombre. Il semble
évident que la chute de matériau le long des remparts du cratère a
provoqué des traînées brillantes qui provoquent une surexposition de
l'image.
http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA06075.jpg
La chute de matériau pourrait
être causée par un petit impact sur la pente raide du plus grand cratère
existant. Une autre possibilité est que le matériau se soit effondré une fois
percuté par un projectile issu d'un impact provoqué à un autre endroit.
Notez que les zones de glace, brillantes et exposées, ne sont pas très uniformes le long du mur.
De petits cratères montrent de la matière brillante sur le plancher
rocailleux du large cratère.
Ailleurs sur cette image, il y a des
zones locales où affleure le long du mur du plus grand cratère, un matériau plus
résistant, plus dense, est localisé. Les chercheurs ne savent pas si ces affleurements sont
de grands blocs exhumés par des éboulements ou bien le socle actuel.
Le cratère de
gauche, avec le plus de bandes brillantes a un diamètre de 45 kilomètres. La
dépression la plus grande dans laquelle se trouve le cratère est de l'ordre de
100 kilomètres. Les pentes du bord plongeant vers le plancher font approximativement
20 km de long. Plusieurs bandes brillantes mesurent environ 10 km de long. Les
scientifiques vont maintenant s'atteler à établir une chronologie des
glissements de terrain.
Cette
image, non traitée, a été prise à 11 918 km lorsque l'angle formé par
le Soleil, Phoebé et Cassini faisait 78°. Le pixel fait 70 mètres.
Des
détails époustouflants
http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA06067.jpg
Phoebé
commence à livrer ses secrets et les découvertes semblent répondre aux
attentes des scientifiques en révélant un corps de glace recouvert d'une
matière sombre.
Le cratère
en forme de cône au centre montre 2 ou plusieurs couches de matière
alternativement sombres ou brillantes. Les chercheurs de la mission
Cassini chargés du traitement d'image ont une hypothèse selon laquelle
le dépôt à l'origine des couches se produit lors de la formation du
cratère. Lorsque l'éjecta jaillit, il recouvre la surface préexistante
qui elle même était déjà recouverte d'un dépôt sombre sur la couche
de glace. La mince couche inférieure
de couleur foncée sur la parois du cratère semble définir la base de la
couche d'éjecta. Elle-même apparaît être recouverte par une couche
plus récente.
Cette image, non traitée, a été
prise le 11 juin 2004 à 13 377 km lorsque l'angle formé par le Soleil,
Phoebé et Cassini faisait 79°. Le pixel fait 80 mètres.
Survol
d'un cratère
http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA06068.jpg
Cette image spectaculaire du sol miné de Phoebé, prise leur du survol au
plus près, montre un cratère de 13 km de diamètre avec des débris qui
jonchent le sol. Une partie d'un autre cratère identique, est visible à
gauche, ainsi qu'un autre en haut avec çà et là, d'autres cratères
plus petits. Les stries radiales dans le cratère sont causées par des
chutes de petits fragments issus de l'impact des éjectas le long des
pentes. Egalement sont présents des rochers d'un diamètre de 50 à
500 mètres. Des rochers de la
taille d'un bâtiment ont pu avoir été excavées lors d' impacts
violents, peut-être d'une autre région de Phoebé plutôt que des cratères
visibles sur cette image. Il n'y aucune preuve évidente
sur la présence de couches de glace et de
matériau sombre ou d'une croûte durcie dans la zone comme sur d'autres
régions du satellite. Certaines des taches relativement
brillantes sont des petits impacts qui ont extrait le matériau brillant
au-dessous de la surface sombre. Des images comme celle-là fournissent
des informations sur le processus des impacts sur Phoebé.
Cette image, non traitée, a été prise le
11 juin 2004 à 11 918 km lorsque l'angle formé par le Soleil, Phoebé et
Cassini faisait 78°. Le pixel fait 18,5 mètres.
Paysage
sombre et désolé
http://photojournal.jpl.nasa.gov/browse/PIA06069.jpg
Le 11 juin 2004,
durant le survol à la distance minimale, la sonde Cassini-Huygens a
obtenu cette image haute résolution d'un paysage sombre et désolé. Des
régions de différentes réflectivité sont visibles sur ce qui apparaît
être une surface en pente légère. Il est à noter la présence de
plusieurs cratères d'impact brillants et rayonnants, un bon nombre de
petits cratères avec le fond brillant et des stries de couleur claire. On
notera aussi quelques cratères, probablement assez jeunes, proches de la
partie supérieure gauche.
Cette image,
haute résolution avec un filtrage passe-haut pour améliorer le contraste
et éliminer les trop petits détails, a été prise le 11 juin 2004 à 2
365 km, lorsque l'angle formé par le Soleil, Phoebé et Cassini faisait
30,7°. Le pixel fait 14 mètres.
Pôle
sud
http://photojournal.jpl.nasa.gov/browse/PIA06074.jpg
Une mosaïque
de 2 images de Phoebé, prises à 13 000 km lors du survol du 11 juin
2004, donne une vue rapprochée proche du pôle Sud. Cette zone, criblée
de cratères, mesure 120 km de large. Du matériau brillant, pouvant être
de la glace, est mis à nu près de petits cratères et des projections au
bas des pentes.
La ligne d'horizon
est due à la combinaison des formes de Phoebé et des cratères d'impact.
Les parois de quelques grands cratères font plus de 4 000 m de haut. Le
pixel mesure 80 mètres.
Caractéristiques
| Caractéristiques
principales |
| Découvert
sur des photos par |
William Henry Pickering |
| Date
de la découverte |
1898 |
| Masse (kg) |
4.1018 |
| Diamètre
équatorial (km) |
214 |
| Densité
moyenne (g/cm3) |
1,6 |
| Distance
moyenne de Saturne (km) |
12
952 000 |
| période
de rotation (jours terrestres) |
0,4 (9,6
h) |
| Période
orbitale rétrograde (jours terrestres) |
-
550,48 |
| Vitesse
moyenne orbitale (km/sec) |
- 1,71 |
| Excentricité
orbitale |
0,1633 |
| Inclinaison
de l'orbite (degrés) |
175,3 |
| Vitesse
d'évasion (km/sec) |
0,0697 |
| Albédo
géométrique visuel |
0,06 |
| Magnitude
visuelle |
16,45 |
Premières
conclusions
Les
scientifiques ont commencé à faire le bilan des données reçues de
Cassini après le survol de Phoebé, le 11 juin 2004. En 2 petites semaines
ils ont accumulé plus d'informations qu'en un siècle d'observations. Pour
l'instant, il semble que Phoebé soit un corps primitif constitué d'un
mélange de glace, de roches et de composés carbonés semblables à ceux de
Triton, satellite de Neptune et aussi de Pluton. Les chercheurs pensent
que des corps identiques à Phoebé furent nombreux dans le Système solaire
externe, il y a 4,6 milliards d'années.
Ces
planétésimaux glacés formèrent les briques qui servirent à
l'élaboration du Système solaire externe et quelques uns furent capturés
par les planètes géantes Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Durant ce
processus des interactions gravitationnelles éjectèrent la plupart de ces
objets sur des orbites lointaines, rejoignant les corps similaires dans la
ceinture de Kuiper.
Phoebé est apparemment resté à l'écart, prisonnier
autour de la jeune planète Saturne, attendant pendant des milliards
d'années son rendez-vous avec la sonde Cassini pour lui révéler ses
secrets. Pour le Dr. Roger N. Clark, membre de l'équipe
du VIMS (spectromètre pour l'imagerie dans le visible et le proche infrarouge)
de l'USGS (U.S. Geological Survey ) à Denver, il semblerait que
la surface de Phoebé soit faite de glace d'eau, de matières aquifères,  de
gaz carbonique, avec une possibilité d'argile et de produits
chimiques organiques primitifs à différents endroits. Des
signatures spectrales de matériaux non identifiés, ont été relevées. Il
ajoute que la sonde Cassini-Huygens nous donne ainsi l'opportunité
d'observer un des planétésimaux de glace, issus de la nébuleuse primitive.
L'image composite ci-contre montre la réflectivité en infrarouge (en haut
et à gauche), en fausse couleur (en haut et au milieu), le gaz carbonique
(en haut et à droite). Les matériaux non identifiés sont indiqués en
vert (en bas et à gauche) et la carte minérale (en bas à droite) où le
fer est en rouge et vert le matériau non identifié et en bleue la glace
d'eau.
http://www.nasa.gov/images/content/61183main_pia06400-VIMS-516-386.jpg
Une caméra
vidéo ordinaire délivre une image avec 3 couleurs primaires qui sont le
rouge, le vert et le bleu et les combine pour les rendre sensibles à la
vision humaine. Le VIMS prend une image d'un objet en 352 couleurs
individuelles (longueurs d'onde indépendantes) couvrant un domaine de
couleurs beaucoup plus étendu que celui de l'oeil humain. Tous les matériaux
réfléchissent la lumière sur une seule longueur d'onde correspondant à
leur constituant. Chaque molécules de chaque élément ou composé peut être
identifié par la couleur qu'il réfléchit ou absorbe, leur signature
spectrale. L' équipe du VMIS a pu reconnaître la composition de la chimie de
base seulement quelques jours après le survol.
Les
mesures spectrales confirment la présence de glace d'eau
déjà détectée par les télescope terrestres. Les mesures apportent la
preuve de la présence de matériaux hydratés sur la surface de Phoebé et
détectent du gaz carbonique ainsi que des hydrocarbures solides
similaires à ceux découverts dans les météorites primitives.
Le Dr. Robert H. Brown,
responsable du spectromètre VIMS à l'Université de l'Arizona à Tucson, se dit intrigué
par la découverte de similitudes chimiques possibles entre les matériaux sur
Phoebé et ceux détectés dans les comètes. La preuve que Phoebé peut
être chimiquement une espèce de comète, renforce l'idée qu'il est
semblable à un objet de Kuiper.
Les mesures
prises par le spectromètre furent utilisées pour établir une cartographie
de températures. Les cartes montrent que la surface est très froide
à seulement 110°K ou - 163°C. De même les températures nocturnes
suggèrent une couche poreuse.
http://www.nasa.gov/images/content/61187main_pia06402-516-387.jpg
Le Dr. John Pearl,
un co-responsable du spectromètre VIMS, au GSFC (Goddard
Space Flignt Center) de la NASA à Greenbelt, Md, fait remarquer qu'un des premiers résultats de cette
cartographie montre d'une part que la surface de Phoebé a été très
déchiquetée vers le haut de la carte, probablement par des impacts météoritiques
et d'autre part, un corps très complexe avec de grandes variations
topographiques.
Cassini a
également effectué des mesures radar de la surface énigmatique de
Phoebé. C'est la première fois qu'une radarcartographie sera faite sur un
corps du Système solaire externe. Les résultats sont conformes à la surface
tourmentée, rocheuse et glacée suggérés par d'autres observations.
La masse de
Phoebé a pu être déterminée à partir du parcours précis de la sonde et
de la navigation optique, combiné avec
une évaluation précise du volume à partir des images. Ainsi la densité
serait d'environ 1,6 g/cm3 beaucoup plus faible que la plupart
des roches, mais plus lourd que la glace dont la densité est de 0,93
g/cm3 . Cela suggère une composition similaire à Triton
et Pluton.
Les données de Cassini indiquent en
fait que Phoebé provient presque certainement de la ceinture de Kuiper et
il a été capturé par la puissance gravité de Saturne, ce qui confirmerait
son orbite rétrograde et l'inclinaison différente de son orbite. Les
matériaux qui composent Phoebé furent formés dans une région très froide,
permettant leur cohésion et leur stabilité. Pour
Bonnie Buratti, membre de l'équipe du spectromètre de Cassini, la présence
de gaz carbonique fournit la preuve indéniable que Phoebé n'est pas un
astéroïde, il n'a pas été formé dans la ceinture d'astéroïdes,
car il n'y a pas de CO2 dans la ceinture. Cassini-Huygens est la
première sonde spatiale à visiter le premier objet de Kuiper.
Sur les images ci-contre, nous voyons que
malgré une topographie accidentée, Phoebé présente une forme presque
circulaire, ce qui ajoute un peu plus au mystère de sa construction, car
Phoebé est trop petit pour avoir été remodelé par une chaleur interne. Un modèle
numérique rendra compte de la forme a été établi à partir des données
recueillies lors du survol du 11 juin 2004. Le diamètre moyen est de 214
km. Les 4 images reproduisent un modèle avec une rotation de 90° entre
chaque. Celle d'en haut à gauche est centrée sur 0 degrés ouest de
longitude. Les autres images sont centrées sur 90°, 180°, 270° de
longitude ouest. La colorimétrie correspond au dénivelé mini/maxi de la
surface Phoebé, avec une échelle de 16 km allant du bleu la plus basse au
rouge la plus haute. La hauteur maximale se trouve sur l'image centrée sur
180°, correspond au plus grand cratère visible sur les images.
http://www.nasa.gov/images/content/61179main_pia06070-516-467.jpg
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de
gaz carbonique, avec une possibilité d'argile et de produits
chimiques organiques primitifs à différents endroits. Des
signatures spectrales de matériaux non identifiés, ont été relevées. Il
ajoute que la sonde Cassini-Huygens nous donne ainsi l'opportunité
d'observer un des planétésimaux de glace, issus de la nébuleuse primitive. 
Les mesures
prises par le spectromètre furent utilisées pour établir une cartographie
de températures. Les cartes montrent que la surface est très froide
à seulement 110°K ou - 163°C. De même les températures nocturnes
suggèrent une couche poreuse. 
Sur les images ci-contre, nous voyons que
malgré une topographie accidentée, Phoebé présente une forme presque
circulaire, ce qui ajoute un peu plus au mystère de sa construction, car
Phoebé est trop petit pour avoir été remodelé par une chaleur interne. Un modèle
numérique rendra compte de la forme a été établi à partir des données
recueillies lors du survol du 11 juin 2004. Le diamètre moyen est de 214
km. Les 4 images reproduisent un modèle avec une rotation de 90° entre
chaque. Celle d'en haut à gauche est centrée sur 0 degrés ouest de
longitude. Les autres images sont centrées sur 90°, 180°, 270° de
longitude ouest. La colorimétrie correspond au dénivelé mini/maxi de la
surface Phoebé, avec une échelle de 16 km allant du bleu la plus basse au
rouge la plus haute. La hauteur maximale se trouve sur l'image centrée sur
180°, correspond au plus grand cratère visible sur les images.
