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Des scientifiques résolvent l'énigme de la lune en yin et yang de Saturne

Des scientifiques d'Allemagne et des États-Unis viennent de résoudre un mystère vieux de 300 ans concernant la forme si bizarre et asymétrique (une face est noire, l'autre blanche) de Japet (aussi appelée Iapetus), une lune de Saturne. Dans deux communiqués publiés dans la rev...
Des scientifiques résolvent l'énigme de la lune en yin et yang de Saturne
Des scientifiques d'Allemagne et des États-Unis viennent de résoudre un mystère vieux de 300 ans concernant la forme si bizarre et asymétrique (une face est noire, l'autre blanche) de Japet (aussi appelée Iapetus), une lune de Saturne. Dans deux communiqués publiés dans la revue Science, les chercheurs expliquent comment des débris de poussière provenant des autres lunes de Saturne s'accumulent sur une face de la lune, ce qui en modifie la température et conduit à la migration de la glace hydrique vers l'autre face de la lune.

C'est en 1671 que l'astronome franco-italien Giovanni Domenico Cassini découvre Japet. Il s'aperçoit rapidement de l'apparence inhabituelle de la lune et constate que sa face avant (celle qui suit la direction de l'orbite) est bien plus sombre que sa face arrière. En réalité, la face arrière est environ 10 fois plus lumineuse que la face avant.

«Il ne s'agit pas d'un problème fondamental, mais cette lune est une énigme pour les astronomes depuis des siècles», explique Joseph Burns de l'université Cornell aux États-Unis.

Au fil des ans, un grand nombre de théories tentant d'expliquer l'apparence de Japet ont été mises en avant. L'une d'elles suggère que la poussière sur Japet provient d'un nuage de particules résultant d'un impact météorique au sein du système de Saturne. Certaines suggèrent que la poussière interplanétaire pourrait s'être accumulée sur une face de la planète, et d'autres que les processus géologiques se produisant à l'intérieur de Japet pourraient libérer des matériaux sombres à sa surface.

Une quatrième théorie a été proposée en 1974: elle associe le dépôt de poussière de sources externes aux processus thermiques à la surface lunaire. Cependant, cette dernière n'a jamais vraiment bénéficié d'une grande attention, malgré que ses prévisions concernant les changements qui affecteraient l'apparence de la lune se soient vérifiées.

Dans cette étude, des chercheurs des deux côtés de l'Atlantique ont étudié des photographies prises par le vaisseau spatial Cassini-Huygens depuis 2004, et se sont particulièrement penchés sur une photographie prise durant un survol à proximité de la planète le 10 septembre 2007. L'équipe s'est appuyée sur les données collectées pour modéliser les évènements se produisant sur Japet.

Leur recherche révèle que la poussière sombre se détache des autres lunes de Saturne, particulièrement de Phoebé, et se dépose sur l'hémisphère avant de Japet. Des études des cratères sur Japet révèlent que la couche de poussière aurait une profondeur ne dépassant pas quelques mètres.

Mais l'histoire ne s'arrête pas là. «Il est fort possible que la frontière très complexe et marquée entre les régions sombres et lumineuses soit formée par un simple dépôt de matériaux», explique Tilmann Denk de la Freie Universität de Berlin, en Allemagne. «Nous avons donc dû trouver un autre mécanisme.»

La surface sombre absorbe de grandes quantités de chaleur provenant du soleil; et étant donné que Japet pivote très lentement (une rotation chaque 79 jours), la surface sombre est exposée au soleil pour une longue période. Les températures à son équateur deviennent suffisamment élevées pour entraîner l'évaporation de la glace sous la poussière. La glace qui s'évapore recondense aux pôles de la lune et sur la face arrière, ce qui lui donne cet aspect blanc lumineux distinct qui contraste autant avec l'aspect sombre et poussiéreux de la face avant.

Selon les chercheurs, la petite taille de Japet (son diamètre est de 1500 km) et sa faible gravité expliquent qu'il soit relativement facile pour la glace de se déplacer d'une face à l'autre de la lune de cette façon.

John Spencer du Southwest Research Institute dans le Colorado, aux États-Unis, conclut: «Japet est victime d'une boucle de réaction évanescente, qui se produit à une échelle globale.»

Source: Revue Science; Freie Universität Berlin; Université Cornell; Southwest Research Institute

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