ses-satellites

Dans la nuit du 11 août 1877, l'astronome Asaph Hall est sur le point d'abandonner une recherche longue de deux semaines sur d'hypothétiques satellites de Mars. C'est sur les encouragements de son épouse Angélina née Stickney (le cratère le plus important de Phobos porte son nom), qu'il braque une dernière fois la nouvelle lunette (660 mm d'ouverture, la plus puissante lunette qui ait encore été construite pour l'époque) du Naval Observatory de Washington vers la Planète Rouge. Mais soudain, c'est le mi-mi, le racle-racle, le miracle ! Hall aperçoit un petit point brillant dans le voisinage de Mars. C'est dans la nuit du 17 août qu'il a la certitude d'avoir découvert un satellite, Phobos. Un peu plus tard dans la nuit, aux premières heures du 18 août 1877, Hall découvre un autre point brillant, Deimos. Le 20 août 1877, il triomphe. Le monde entier reconnaît sa découverte. De plus, on approche de l'opposition périhélique du 5 septembre 1877, ce qui a monopolisé la communauté scientifique. Déjà bien agitée par l'affaire des canaux, elle entre en effervescence à l'annonce de cette découverte.

Hall les a baptisés des noms de Deimos et de Phobos (la Terreur et la Crainte), qui sont les compagnons habituels du dieu de la guerre.

Phobos et Deimos (appelés "satellites" ou "lunes" de Mars) sont des objets de plus de 3 milliards d'années. Ils représentent des objets primitifs du Système solaire. Leur étude présente un intérêt immense pour qui veut connaître nos origines. C'était le but du programme soviétique Phobos, qui a été un demi-succès.

Phobos et Deimos tournent autour de Mars à peu près dans le plan de son équateur.

Leurs orbites sont presque circulaires. Le satellite le plus éloigné (Deimos) effectue sa révolution en 30 h 18 mn. Le satellite le plus proche (Phobos), en 7 h 39 mn.

Distance du satellite Deimos (dit aussi satellite extérieur) par rapport à Mars est de 20.116 km. Celle du satellite Phobos (dit aussi satellite intérieur) par rapport à Mars est de 6.051 km. Ces deux satellites sont donc tout proche de Mars !

Ces distances sont comptées, non à partir du centre de Mars, mais de la surface. Ainsi, du sol de la planète pour atteindre la première lune de Mars, il n'y a que 6 051 kilomètres Entre la première lune de Mars (Phobos) et la surface de Mars, il n'y a même pas la place nécessaire pour y supposer un second globe de Mars, tandis qu'il faudrait trente globes terrestres pour jeter un pont d'ici à la Lune.

Voilà donc un système bien différent de celui de la Terre et de la Lune. Mais le point le plus curieux est la rapidité avec, laquelle le premier satellite de Mars (Phobos) tourne autour de la planète. Cette révolution s'effectue en 7 h 39 mn, tandis que Mars elle-même tourne sur elle-même en 24 h 37 mn 23 s., c'est-à-dire que cette lune tourne beaucoup plus vite que sa planète elle-même, fait en contradiction avec toutes les idées que nous avons pu avoir jusqu'ici sur la formation des corps célestes.

Les habitants de Mars, s'ils existaient, auraient, en moyenne, douze heures de jour et douze heures de nuit, un peu plus, avec des saisons sensiblement plus marquées que les nôtres, et deux fois plus longues, car l'année de leur calendrier en vaut presque deux des nôtres, ce qui, par parenthèse, ne leurs seraient pas désagréable !

Or, tandis que le Soleil paraît tourner dans le ciel des martiaux en une lente journée de plus de vingt-quatre heures, la première lune a parcouru sa révolution entière en un tiers de jour. Il en résulte qu'elle se lève au couchant et qu'elle se couche au levant. Elle passe sous la seconde lune (Deimos), l'éclipse de temps en temps, et parcourt toutes ses phases en onze heures, chaque quartier ne durant même pas trois heures. Quel singulier monde ! Voilà deux espèces de mois, l'un plus court que le jour, l'autre d'un jour et un quart !

Ces satellites sont tout petits : ce sont les plus petits corps célestes que nous connaissions. L'éclat de la planète empêche de les mesurer exactement. Il semble néanmoins que le plus proche soit le plus gros et offre l'éclat d'une étoile de dixième grandeur, et que le second ait l'éclat d'une étoile de douzième grandeur. D'après les mesures photométriques les plus sûres, le premier peut avoir un diamètre de 12 kilomètres, et le second un diamètre de 10 km. Phobos est à peine plus large que Paris, du boulevard Marat au boulevard Davoust.

Ces deux petites Lunes ont reçu de leur découvreur le nom de Deimos (la terreur) et Phobos (la Fuite), en souvenir de deux vers de l'Iliade d'Homère (liv. XV), qui représentent Mars descendant sur la terre pour venger la mort de son fils Ascalaphe : Il ordonne à la Terreur et à la Fuite d'atteler ses coursiers.

Ils possèdent une forme irrégulière. C'est en 1969 que Mariner 7 apporte une première indication en observant son ombre sur Mars. Mariner 9 montre des ellipsoïdes, stabilisés par gradient de gravité, le grand axe est toujours pointé vers le centre de la Planète Rouge et ils présentent de ce fait toujours la même face à Mars (on dit qu'ils sont en rotation synchrone).

Par ailleurs, lors des survols rapprochés par les Orbiters des sondes Viking, où l'Orbiter 1 est passé à 120 km de Phobos et l'Orbiter 2 est passé à 60 km de Deimos, la déformation des orbites des deux sondes a renseigné sur la masse des 2 satellites et par voie de conséquence sur leur densité (2 pour Phobos et 1,9 pour Deimos).

Il semblerait qu'ils furent formés dans le Système solaire externe, plutôt que dans la ceinture d'astéroïdes, puis furent capturés par la planète Mars. Ils ont une masse insuffisante pour engendrer des planètes. Ils sont fortement cratérisés.

Cependant, deux autres études auraient démontré que ces deux satellites seraient très probablement issus d'une collision majeure entre Mars et une plus petite planète

Ce sont des corps noirs correspondants à des chondrites carbonées, de faible densité (2). De ce fait, ils ne peuvent pas être composés de roches pures, mais d'un mélange de roches riches en carbone et de glace d'eau, chimiquement liée aux masses minérales formant des hydroxydes.

Les données spectrophotométriques font penser à des matériaux qui constituent les astéroïdes de type C, très sombres, de la partie externe de la ceinture d'astéroïdes, ainsi que les satellites "troyens" de Jupiter. C'est grâce à ces données que les chercheurs pensent que Phobos et Deimos sont des astéroïdes de type C, capturés au cours de la formation finale d'accrétion de la planète Mars. A cette époque, la planète Mars aurait été entourée d'une atmosphère plus étendue, autorisant un freinage des deux objets. Il est possible que d'autres astéroïdes fussent capturés et ils auraient percuté le sol, laissant Phobos et Deimos en orbite. Mais il n'y a pas de théorie satisfaisante concernant cette capture.

Les deux satellites furent observés par les sondes américaines, Mariner 6 et 7 en 1969, Mariner 9 en 1971 , Viking 1 et 2 en 1976 et 1977, les sondes soviétiques Phobos 1 et 2 en 1988 et aujourd'hui avec Mars Global Surveyor, Mars Odyssey et Mars Mars Express.

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Découvert dans la nuit du 11 août 1877 par Asaph Hall, Phobos est un petit corps de forme irrégulière ( 27 X 21 X 19 km ), très sombre, qui tourne en 7 h 39 mn sur une orbite rétrograde, inclinée à 1,1°. C'est-à-dire, en sens inverse de Deimos, des étoiles et des planètes. Il tourne plus vite autour de Mars, que la planète sur elle-même. Sur le sol de Mars, nous le verrions se lever à l'ouest pour se coucher à l'est, 2 fois par jour.

Il est en rotation synchrone (l’équivalent de l’orbite géostationnaire des satellites de télécommunication autour de la Terre), présentant toujours la même face à Mars, grand axe pointé vers le centre de la planète. Sa période de rotation sur lui-même est égale à sa période de rotation autour de Mars. Sa magnitude est de 11,5. Sa masse est de 10 000 milliards de tonnes. De ce fait, c’est le satellite qui fournit de l’énergie à la planète. Et par suite perd de l’énergie et s’en rapproche lentement. Son destin est de tomber sur Mars.

Il est en orbite à 9.354 km du centre de Mars, soit 6 000 km de sa surface. Trop proche de sa surface il ne peut être vu au-delà du 69ème parallèle. En équivalent terrestre, la Lune ne serait plus visible au-delà du cercle Arctique. Pour un observateur, la planète Mars occupe un champ de 40° et les calottes polaires sont invisibles.

L’attraction du satellite produit des marées sur la planète, qui forment deux bourrelets symétriques. La planète tournant sur elle-même, la rigidité de sa croûte entraîne un décalage du bourrelet par rapport à la direction du satellite : si la planète tourne plus vite que son satellite, le bourrelet sera en avance par rapport à la direction du satellite ; si elle tourne moins vite, il sera en retard ; si les deux mouvements se font à la même vitesse, le bourrelet sera exactement sous le satellite.

Le bourrelet attire le satellite. S'il est en avance, il l’accélère. La vitesse du satellite augmentant, il s'éloigne peu à peu de sa planète. Si au contraire le bourrelet est en retard, il freine le satellite, qui donc se rapproche. Le cas limite où le bourrelet est juste sous le satellite correspond à l’égalité des périodes, c’est-à-dire à l'orbite synchrone.

Donc, de manière générale, les satellites qui orbitent en-deça de l'orbite synchrone se rapprochent lentement de leur planète, et finiront par tomber ; les satellites qui orbitent au-delà s’éloignent progressivement, comme c’est le cas de la Lune.

Phobos se rapproche de la limite de Roche, qui se trouve vers 7.000 km d’altitude. A ce moment-là, le satellite va se rompre, d’autant plus facilement qu’on le suppose formé d’un tas de cailloux. Ceci dérive de sa densité, bien faible pour correspondre à un corps sans vides. Lorsque la rupture se produira, les fragements continueront à tourner autour de Mars, en formant un anneau. Mars imitera peut-être Saturne, pendant une brève période !

Un grand cratère, Stickney (Ø 10 km), serait à l'origine de stries apparaissant à sa surface, faisant penser à des craquelures, de 500 m de large pouvant correspondre à des fractures affectant Phobos suite au tiraillement exercé, ce qui sera la cause de son écrasement sur Mars, dans environ 100 millions d'années. Son altitude baisse de 1,8 m par siècle. En effet, Phobos se trouve à l'intérieur de la limite de Roche.Ces craquelures seraient accentuées par les force de marées, exercées par Mars, compte tenu de la proximité de la planète. L'impact fut un vrai cataclysme pour ce petit corps créant des sillons linéaires larges de 100 à 200 m avec une profondeur de 5 à 10 m.

Certaines de ces fractures semblent en fait constituées de chaînes de petits cratères coalescents, témoins peut-être d'anciens sites éruptifs. L'intérieur a, en effet, pu être riche d'une glace que les agressions affectant la surface et les profondeurs auraient libérée, sous forme d'éruptions de vapeur, à travers d'évents alignés au droit des fractures principales.

Plus proche de Mars, dont cette dernière joue le rôle de disperseur, les poussières sont moins nombreuses que sur Deimos et elles retombent plus difficilement. Certains émettent aussi l'idée qu'un impact important et récent aurait soufflé une très grande partie de la poussière qui aurait quitté définitivement Phobos, dont la gravité est trop faible pour les retenir.

La surface de Phobos présente d'autres cratères dénommés Hall, Roche, Arrest, Sharless, Todd, entre autres. Les deux premiers mesurent environ 5 km de largeur. Son sol est recouvert d'une couche de poussières noires de 1 mètre, consécutive aux bombardement incessants. L'albédo est de 0,05. La température y est de - 4°C en plein Soleil et de - 110°C, la nuit.

Par suite de sa faible gravité due à sa petite taille, un homme décollera en sautant à 54 km/h. Sa vitesse de libération est de 15 m/s. Il est prévu d'attacher, dans un premier temps, les futurs astronautes pour éviter qu'ils ne quittent le sol prématurément.

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Aux premières heures du 18 août 1877, Asaph Hall découvre un autre point brillant, Deimos. C'est le second satellite de Mars, et présente un aspect semblable, quoique moins accidenté. La surface semble plus poussiéreuse encore que celle de Phobos.

C'est un petit corps de forme irrégulière ( 15 X 12 X 11 km ), très sombre, qui tourne en 30 h 18 mn sur une orbite à 23 490 km, soit ~ 20 000 km au-dessus de la surface. Sa magnitude est de 12,5. Il est en rotation synchrone, présentant, tout comme Phobos ou la Lune, toujours la même face à la planète. Sur Mars un observateur aurait l'impression d'un déplacement très lent d'est en ouest. Son orbite est inclinée à 1,8°. L’orbite de Deïmos est plus lointaine que l’orbite de Phobos. Le lever se fait normalement à l’est et le coucher à l’ouest.

Trop proche de Mars, il ne peut plus être visible au-delà du 82ème parallèle. Il s'éloigne donc progressivement de Mars. Pas de danger de limite de Roche ni de chute.

Deimos paraît différent avec son sol parsemé de cratères d'allures différentes, surtout comblés en partie par de la matière claire. Il parait plus lisse que Phobos, par suite d'une couche poudreuse de poussière de régolite pouvant atteindre 10 mètres. Cette poussière, née de bombardement incessant de micrométéorites ou bien au cours d'impact de météorites, retomberait facilement sur ce monde idéalement placé pour balayer un domaine assez large. L'albédo est de 0,05. Aucun cratère ne dépasse 3 000 m de diamètre. Les deux plus importants furent baptisés Swift (voyage de Gulliver) et Voltaire (micromégas). La surface semble exempte de stries.

Sa masse est de 1 800 milliards de tonnes.

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Alors, c’était pas génial tout ça ma cousine ?