Mars Helicopter : la genèse du premier engin volant dans l'atmosphère de Mars

 

la rédaction de Futura

 

Publié le 04/04/2020

Nous avons déjà marché sur la Lune et roulé sur Mars. En 2021, nous pourrions bien franchir un nouveau cap en faisant voler un hélicoptère au-dessus de la Planète rouge. Bob Balaram, père du Mars Helicopter, raconte la genèse de cet étonnant engin.

 

Le Mars Helicopter est et demeurera probablement l'une des promesses les plus étonnantes du domaine spatial pour cette nouvelle décennie. Accompagné du rover Persévérance, cet hélicoptère robotique devrait quitter le sol terrien en juillet 2020 pour rejoindre la Planète rouge aux alentours de février 2021. Pour Bob Balaram, ingénieur en chef et père du projet, c'est un pas de plus dans sa carrière dévouée à l'exploration martienne.

Bob Balaram : enfant de la conquête spatiale

Dans les années 1960, l'oncle de Bob Balaram rédige une lettre au Consulat des États-Unis afin d'obtenir des informations sur l'exploration spatiale et plus particulièrement sur cette nouvelle agence que l'on appelle la Nasa (créée en 1958). Il reçoit en retour une enveloppe volumineuse, remplie de brochures qui captiveront instantanément l'imagination du jeune Bob. Quelques années plus tard, ce dernier est accroché à son poste de radio, diffusant en direct les nouvelles du premier pas sur la Lune.

Après un cursus en ingénierie mécanique et en informatique, Bob Balaram intègre la Nasa pour y rester. Au cours de ses 35 ans de carrière, le technologue en robotique a déjà participé à la conception de plusieurs bras robotiques, de prototypes de rovers martiens, au développement d'un ballon destiné à explorer Vénus, et a même temporairement supervisé la création du système de simulation d'atterrissage martien pour la mission Mars Science Laboratory (MSL).

De gauche à droite, Bob Balaram, MiMi Aung et Teddy Tzanetos durant un test en vol. © Nasa, JHL-Caltech 

Des micro-drones au Mars Helicopter

Lors d'une conférence donnée par le chercheur Ilan Kroo dans les années 1990, Balaram entend et découvre le « mésicoptère », l'un des tout premiers drones miniatures de l'Histoire. Il se demande si une telle technologie pourrait être employée à la surface de Mars et rédige un projet de recherche. Ce dernier devra attendre 15 ans sur les étagères avant d'être déterré par le directeur du Jet Propulsion Laboratory de l'époque, Charles Elachi. Une nouvelle demande de financement est rédigée et, après quelques rebondissements, le projet reçoit le feu vert de la Nasa.

Néanmoins, les défis ne font que commencer pour Balaram et son équipe. Comment faire voler un hélicoptère sur une planète dont l'atmosphère est 99 % moins dense que celle de la Terre ? Comment s'assurer que l'appareil reste léger tout en incluant le poids des batteries et de la radio ? Ensemble, ils parviennent à concevoir un appareil pesant à peine plus d'1,8 kg, doté de deux hélices de 1,20 mètre de diamètre tournant à l'inverse l'une de l'autre. Les compétences de l'appareil sont par la suite mises à l'épreuve grâce à des tests en chambre à vide, reproduisant au plus proche les conditions atmosphériques martiennes.

Une nouvelle conquête de l'air... dans l'espace

Environ deux mois et demi après son atterrissage dans le cratère martien Jezero, le Mars Helicopter aura 30 jours pour faire ses preuves. Durant cette période, l'équipe mènera une série de tests techniques avant d'initier la première tentative de vol martien. Si cette dernière réussit, « [ce sera] comme un moment à la frères Wright, sur une autre planète », s'enthousiasme Balaram, et le début d'une nouvelle ère d'exploration planétaire.

Malgré les enjeux importants qu'implique le projet et le risque d'échec non négligeable, le père du Mars Helicopter semble relativement serein : « Nous avons rencontré une crise par semaine au cours des six dernières années, confie-t-il, J'ai l'habitude. » Rendez-vous, si tout se passe bien, en 2021 pour assister à ce nouveau premier pas de l'Homme dans les airs et dans l'espace.

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/exploration-spatiale-mars-helicopter-genese-premier-engin-volant-atmosphere-mars-80389/?fbclid=IwAR2oc6K1HIFR7iOswBIm9OEbIjHbODrlcxwmdjBuc0M_0rk6ibXkGY7L54A#utm_content=futura&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura

Ce trou sur Mars cache-t-il de la vie ?

 

Nathalie Mayer

Journaliste

 

Publié le 04/03/2020

 

Ce dimanche, la Nasa a publié une photo intrigante d'un trou béant s'ouvrant sur le flanc d'un volcan martien. Les chercheurs expliquent qu'il correspond à l'entrée d'une grotte. Une grotte dans laquelle des traces de vie pourraient être trouvées.

Chaque jour, la Nasa (États-Unis) publie sa photo du jour. Ce dimanche 1^er mars, l'agence spatiale américaine a choisi de mettre à l'honneur la photo d'un mystérieux trou découvert sur Mars en 2011. Sur les pentes poussiéreuses du volcan-bouclier géant, Pavonis Mons. Une image capturée par hasard par la caméra High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) embarquée à bord de Mars Reconnaissance Orbiter. Des traces d'une activité minière sur Mars ?

À y regarder de plus près, les chercheurs de la Nasa y ont vu un puits de lumière s'ouvrant sur une grotte de lave. Selon eux, le trou pourrait s'expliquer de la manière suivante. Des coulées de lave peuvent parfois se figer en surface alors que la lave continue de s'écouler en dessous, dans des tunnels de lave. Mais lorsque celle-ci se retire, il se crée des grottes de lave. Et si des morceaux de surface s'effondrent, il s'ouvre un puits de lumière.

Des analyses montrent que le trou mesure environ 35 mètres de diamètre. Le tas de gravats effondré visible par l'ouverture se situe à une profondeur de 28 mètres. Un modèle numérique a, par ailleurs, permis aux chercheurs d'estimer à au moins 62 mètres la hauteur de ce tas de débris. De quoi conclure à une profondeur initiale de la grotte de quelque 90 mètres.

Sur Terre, les trous de lave ressemblent à celui présenté sur la photo du haut. Mais, sur Mars, le trou dans Pavonis Mons s’ouvre au sommet d’un cratère conique comme on le voit sur la photo du bas. © U.S. Geological Survey, Flickr, Domaine public et © USGS, Université de l’Arizona, JPL, Nasa 

Un environnement protégé

Ainsi, ce trou ne représente pas une trace de la présence de vie sur Mars, mais un reste d'une ancienne activité volcanique sur la planète rouge. Pourtant, cette formation intéresse les chercheurs depuis sa découverte parce qu'ils aimeraient préciser enfin les détails du processus qui se cache derrière son apparition mais aussi parce que celle-ci a piqué la curiosité de ceux qui cherchent des signes de vie sur Mars.

L’environnement pourrait être propice à abriter des formes de vie

À la surface de la planète rouge, en effet, les conditions de vie sont rudes. La planète est notamment bombardée de radiations nocives. Mais, sous la protection de ces grottes de lave, l'environnement pourrait être propice à abriter des formes de vie. Des trous comme celui de Pavonis Mons constituent donc des cibles de choix pour d'éventuelles missions chargées de sonder Mars à la recherche de la vie.

Certains envisagent même d'exploiter de telles grottes de lave pour y établir des bases souterraines à destination des colons qui seront envoyés vers la Planète rouge à l'avenir. À condition qu'elles soient facilement accessibles. Ce qui ne semble pas être le cas de celle de Pavonis Mons.

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronautique-ce-trou-mars-cache-t-il-vie-12013/?fbclid=IwAR2VUcaS2DaouibeIkbwVVQdw5bfTVKJ66FHpaXTJhcZD0SuOrr3XlcEQRQ#utm_content=futura&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura

Mars : des lacs étaient salés et probablement favorables à la vie

 

Laurent Sacco

Journaliste

Publié le 23/01/2020

Modifié le 24/01/2020

Il y avait de l'eau liquide dans certains cratères martiens mais les lacs qu'ils formaient étaient-ils pour autant favorables à la Vie ? Il y a des milliards d'années, celui qui a occupé le cratère Gale sur Mars devait contenir une eau comparable à celle des océans terrestres à un moment. Une bonne nouvelle pour l'exobiologie.

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Essentiellement japonaise, une équipe de spécialistes en sciences planétaires a publié dans le journal Nature Communications un article passé un peu inaperçu il y a quelques mois. Il apporte pourtant des éléments supplémentaires quant à la question de l'habitabilité réelle de Mars il y a des milliards d'années, en particulier quand de l'eau coulait indiscutablement à sa surface pendant le Noachien (du nom de Noachis Terra) -- selon la terminologie proposée pour décrire l'une des trois époques distinctes de l'histoire géologique de la Planète rouge.

Le Noachien correspond aux terrains les plus anciens depuis la formation de la planète, remontant à plus de 3,7 milliards d'années selon l'échelle de Hartmann & Neukum et qui va se terminer avec le Grand bombardement tardif. Lui succédera l'époque appelée Hespérien, il y a entre 3,7 et 3,2 milliards d'années, (mais il y a entre 3,5 et 1,8 milliard d'années selon une autre échelle) qui marque le début d'un refroidissement et d'un assèchement notable de Mars. Depuis, nous somme dans l'ère de l'Amazonien.

Si de la vie a existé sur Mars, les exobiologistes ont donc plus de chance de la trouver sous forme fossilisée dans les strates les plus anciennes de Mars, donc celles datant plutôt du Noachien ou du début de l'Hespérien. Ce genre de couche peut être étudié par le rover Curiosity de la Nasa puisque celui-ci se trouve dans le cratère Gale qui a été creusé par un astéroïde il y aurait entre de 3,8 à 3,5 milliards d'années.

Une présentation du cratère Gale sur Mars. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa Jet Propulsion Laboratory

Un lac hyposalin dans le cratère Gale au Noachien ?

Curiosity n'est pas vraiment en mesure de trouver des traces de formes de vie qui existeraient encore sur Mars de nos jours mais les analyses qu'il permet des dépôts sédimentaires au fond de ce cratère sont tout de même précieuses pour les géologues martiens. Curiosity a ainsi montré, également par ses images, qui peuvent être décryptées par les géomorphologistes terrestres, que l’eau existait bien dans ce cratère au point d'y avoir formé un lac. Mais l'eau de ce lac était-elle favorable à la vie ? On n'en trouve pas, ou quasiment pas, sur Terre dans des lacs sursalés comme le célèbre lac Assal dont l'existence a été révélée à un large public par le volcanologue Haroun Tazieff. Les eaux de ce lac sur le territoire de la République de Djibouti sont ainsi extrêmement minéralisées avec une concentration de minéraux de 348 grammes par litre, soit dix fois plus que l'eau de mer et davantage que la mer Morte.

L'acidité des eaux peut aussi être un obstacle rédhibitoire, même pour certains extrêmophiles pourtant capables de résister à des pH et des températures élevés. Il semble bel et bien maintenant qu'il n'y ait pas de vie microbienne dans les eaux salées, chaudes et hyperacides de la zone volcanique de Dallol (Éthiopie). Nous savons donc que présence d'eau liquide ne signifie pas forcément conditions accueillantes pour la Vie.

La question se posait donc au moins pour le lac du cratère Gale mais aussi pour toutes les autres régions où de l'eau était présente pendant le Noachien et l'Hespérien, cette eau était-elle suffisamment peu salée et acide pour la Vie, du moins celle que nous connaissons sur Terre ?

Selon les chercheurs japonais qui ont conduit de nouvelles analyses à partir des données de Curiosity, les traces liées à de l'eau interstitielle dans les sédiments déposés dans les lacs du cratère Gale sur Mars suggèrent que ces sédiments se sont formés en présence d'eau liquide dont le pH était proche de celui des océans modernes de la Terre et avec un contenu en sel (NaCl) similaire (~0.1-0.5 mol/kg). C'est donc un résultat encourageant que l'on peut espérer « extrapolable » à d'autre lacs fossiles sur Mars.

CE QU'IL FAUT RETENIR

• L'eau liquide ne permet pas forcément à la vie d'exister si elle est trop acide et trop salée.
• Les sédiments déposés dans le lac qui devait occuper le cratère Gale sur Mars sont analysables jusqu'à un certain point grâce au rover Curiosity de la Nasa.
• Des données collectées, des chercheurs japonais ont déduit qu'à un moment l'eau de ce lac était probablement semblable à l'eau des océans terrestres actuels donc parfaitement favorable à la vie telle que nous la connaissons.
• Il est raisonnable de penser que d'autres lacs de ce genre également il y a des milliards d'années sur Mars pouvaient favorablement accueillir la vie.

POUR EN SAVOIR PLUS

Mars, une planète trop salée pour la vie ?

Article de Jean Etienne publié le 01/06/2008

Le sol de la planète Mars est peut-être trop concentré en sel pour avoir pu un jour supporté la vie. Ou du moins lui avoir donné naissance, selon des chercheurs américains.

Explorant inlassablement les vastes plaines martiennes depuis plus de quatre années, le robot Opportunity ne cesse d'accumuler des indices d'écoulement d'eau en surface, semblant accréditer l'hypothèse d'un terrain favorable à l'apparition de la vie. Mais de nouvelles analyses tendent à démentir cet espoir, du moins selon certains scientifiques américains.

Lors de la conférence annuelle pour de l'Association américaine pour l'avancement des sciences (AAAS) qui vient de se tenir à Boston (Etats-Unis), Andrew Knoll, un biologiste membre de l'équipe qui supervise le travail des deux rovers martiens, affirme que l'eau qui a jadis coulé sur la Planète rouge était à la fois trop acide et trop chargée en sel pour avoir permis à des micro-organismes d'apparaître et de proliférer.

« L'eau liquide est une condition nécessaire à l'apparition de toute forme de vie terrestre et nous supposons qu'elle devrait aussi avoir favorisé son évolution sur Mars », avance Nicholas J. Tosca, un chercheur post-doctorant du Harvard's Department of Organismic and Evolutionary Biology, interrogé par le magazine Science Daily. Mais il ajoute que « pour évaluer les capacités d'habitabilité de Mars, nous devons aussi prendre en compte les propriétés de cette eau. Toutes les eaux terrestres ne sont pas favorables au soutien de la vie, dont les limites sont clairement définies par la température, l'acidité et la salinité ».

Opportunity au travail sur la Planète rouge. Crédit Nasa 

Il était communément admis jusqu'ici que les environnements martien et terrestre se ressemblaient fortement lorsque le sol s'est solidifié et que l'eau abondait en surface, voici environ quatre milliards d'années. Mais les nouvelles études accomplies sur les données fournies par Opportunity indiquent pour la Planète rouge un taux de salinité nettement supérieur à ce que la Terre a jamais connu, incompatible avec la vie.

Une eau trop acide mais des argiles accueillantes

Tosca, Knoll et Scott M. McLennan, co-auteur de l'étude, ont étudié les concentrations de minerai dans les sédiments martiens pour déterminer l'activité de l'eau (a_w en anglais pour Activity of Water), qui est le rapport de la pression de vapeur d'eau du milieu considéré sur celle de l'eau pure à même température. Cette valeur n'indique pas la teneur en eau mais sa disponibilité pour les micro-organismes susceptibles de s'y développer. Plus ce nombre est élevé (le maximum est 1), plus la quantité d'eau libre est élevée et mieux les micro-organismes se développeront.

Dans une eau pure, dont le paramètre a_w vaut 1, toutes les molécules peuvent être utilisées par une activité biologique. L'eau de mer terrestre, par exemple, présente un a_w  de 0,98, et il est fort probable que la vie y est née. Des décennies de recherche, notamment dans l'industrie alimentaire, ont prouvé que très peu d'organismes connus peuvent se développer lorsque l'a_w descend au-dessous de 0,9 et que pratiquement aucun ne survit en deçà de 0,85.

Traces de roues d’Opportunity sur le sol martien, dont la blancheur révèle un dépôt de silice. Crédit Nasa 

En se basant sur la composition chimique des sels trouvés dans les roches sédimentaires du cratère Victoria où Opportunity se trouve, Tosca et ses collègues ont déterminé que l'a_w de l'eau martienne était comprise entre 0,78 et 0,86, avant de plonger jusqu'à 0,5 sous l'effet de l'évaporation qui concentre cette saumure, la rendant biologiquement stérile.

Les scientifiques remarquent que même les plus tolérants des halophiles, ces organismes terrestres qui supportent une salinité très élevée, se sont d'abord développés dans des eaux moins salées. Ils ont pu s'adapter à un environnement plus sévère après des millions d'années d'évolution mais n'auraient pu apparaître dans de telles conditions.

Andrew Knoll ne pense cependant pas que ces données réfutent définitivement la possibilité d'une vie martienne. Mais elles impliquent qu'il faudra chercher ailleurs... Nicolas Mangold, géologue à l'université d'Orsay (France) et spécialiste de la Planète rouge, partage cet avis. S'exprimant dans Le Figaro, il rappelle qu'on « savait depuis un moment que ce serait difficile, surtout dans la zone explorée par Opportunity qui est relativement tardive ». Pour le géologue français, il faudrait s'intéresser aux dépôts d'argile, plus anciens, qui ont été mis en évidence par l'instrument Omega de la sonde européenne Mars Express. Les régions riches en silicates sont d'ailleurs en bonne place dans les sites retenus pour le futur rover MSL (Mars Science Laboratory), qui doit s'envoler pour Mars l'an prochain.

Lors des missions futures, la question de la qualité de l'eau l'emportera donc sur celle de son abondance et la biologie prendra un rôle clé à côté de la chimie.

https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/lac-martien-mars-lacs-etaient-sales-probablement-favorables-vie-15712/?fbclid=IwAR0Rdwil36UVA6MvbxIxX7E3yy2cB0m_dPRLPd3gEBmt5RPC1lAckx5jiEI#utm_content=futura&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura

Comment la poussière de lune mettra un anneau autour de Mars

Phobos, une lune de Mars, est destinée à être déchiquetée, changeant à jamais la planète rouge.

Par Joel Davis  | Publication: jeudi 29 août 2019

SUJETS CONNEXES: MARS | LA LUNE

Un jour, la lune de Mars Phobos glissera au-delà d'un certain point de son orbite dégradante et sera déchirée par les forces des marées, formant un anneau. Cette illustration représente Phobos à mi-chemin de ce processus, surplombant la planète rouge. 

Ron Miller pour l' astronomie

Phobos, semble-t-il, n'est pas long pour cet univers - au moins sur la grande échelle de temps cosmique. 

Les astronomes savent depuis longtemps que Phobos, la plus grande et la plus proche des deux lunes martiennes, tourne lentement vers l'intérieur jusqu'à une destruction éventuelle. Le résultat final ne sera pas joli: Phobos se glissera de plus en plus vers Mars, puis frappera une ligne gravitationnelle où les forces de marée de la planète seront suffisamment fortes pour la déchirer. La lune en forme de tas de décombres se brisera en petits rochers, rochers et poussière, et se répandra en orbite autour de Mars. 
Mars rejoindra les géants du gaz pour avoir une caractéristique spectaculaire: un système d'anneaux. 

Cela pourrait se produire dans 25 millions d'années. Cela pourrait aller jusqu'à 75 millions d'années. Les découvertes récentes sur la composition et la densité de la petite lune, cependant, laissent beaucoup plus de chances que sa plongée à mort se produise plus tôt. Les pièces qui ne forment pas un anneau tomberont à la surface, écrasant avec suffisamment de force pour empocher Mars avec de nouveaux cratères.

"Beaucoup de sciences planétaires se concentrent sur ce qui s'est passé dans le passé et sur ce qui se passe maintenant", explique le scientifique planétaire Benjamin A. Black. «Ce n'est pas souvent que nous regardons vers l'avenir, ce qui va se passer.» Black, un professeur de l'Université de la ville de New York, et l'étudiant diplômé Tushar Mittal de l'Université de Californie à Berkeley, ont effectué un examen détaillé du sort éventuel. de Phobos. 

Il semble que le processus de démembrement des coutures ait déjà commencé. Des images de Phobos prises par les orbites Viking et d'autres vaisseaux spatiaux montrent un réseau de rainures à la surface de la minuscule lune. Au début, ils semblaient rayonner depuis près du cratère de Stickney, et les géologues ont supposé que les rainures étaient des fissures causées par l'ancien impact. Certains ne sont certainement que cela, mais pas tous. En 2015, Terry Hurford du Goddard Space Flight Center de la NASA et ses collègues ont rapporté une nouvelle analyse des rainures. La plupart d'entre eux rayonnent réellement du côté de Phobos qui fait constamment face à Mars; les forces de marée causées par l'attraction gravitationnelle de Mars déforment Phobos. Hurford pense que les rainures sont des vergetures, signe visible de l'emprise inexorable des forces de marée sur la lune.

Le futur anneau martien ne sera bien sûr pas le seul du système solaire. Ce ne sera pas non plus le seul anneau dont l'existence dépend d'une lune. Il y a des anneaux à travers les planètes géantes: les quatre anneaux poussiéreux de Jupiter; Les 13 anneaux sombres et minces d'Uranus; et les cinq anneaux faibles et les quatre arcs énigmatiques de Neptune sont - comme le futur anneau autour de Mars - tous intimement liés aux lunes et aux moonlets. Et bien sûr, la planète annelée la plus connue est Saturne, dont la matière glaciale environnante peut être vue même à travers un petit télescope.

Seigneur des anneaux

Bien que nous connaissions des milliers d'exoplanètes, un seul système exorant a été trouvé. J1407b est une planète massive avec des anneaux si grands qu'ils bloquent la lumière de leur étoile parente. Il a un total de 30 systèmes dans ses anneaux, et le système a un diamètre de 74 millions de milles (119 millions de kilomètres). Pour mettre cela en perspective, si le système d'anneaux était autour de notre Soleil, il s'étendrait tout le long de Vénus et tomberait un peu en deçà de l'orbite de la Terre. J1407b est suffisamment massif pour ne pas être techniquement qualifié de planète, et peut plutôt être une naine brune, une classe d'objets englobant les «étoiles ratées». On estime que l'objet est 20 fois plus massif que Jupiter. 

Ron Miller

Il semble que le processus de démembrement des coutures ait déjà commencé. Des images de Phobos prises par les orbites Viking et d'autres vaisseaux spatiaux montrent un réseau de rainures à la surface de la minuscule lune. Au début, ils semblaient rayonner depuis près du cratère de Stickney, et les géologues ont supposé que les rainures étaient des fissures causées par l'ancien impact. Certains ne sont certainement que cela, mais pas tous. En 2015, Terry Hurford du Goddard Space Flight Center de la NASA et ses collègues ont rapporté une nouvelle analyse des rainures. La plupart d'entre eux rayonnent réellement du côté de Phobos qui fait constamment face à Mars; les forces de marée causées par l'attraction gravitationnelle de Mars déforment Phobos. Hurford pense que les rainures sont des vergetures, signe visible de l'emprise inexorable des forces de marée sur la lune.

Le futur anneau martien ne sera bien sûr pas le seul du système solaire. Ce ne sera pas non plus le seul anneau dont l'existence dépend d'une lune. Il y a des anneaux à travers les planètes géantes: les quatre anneaux poussiéreux de Jupiter; Les 13 anneaux sombres et minces d'Uranus; et les cinq anneaux faibles et les quatre arcs énigmatiques de Neptune sont - comme le futur anneau autour de Mars - tous intimement liés aux lunes et aux moonlets. Et bien sûr, la planète annelée la plus connue est Saturne, dont la matière glaciale environnante peut être vue même à travers un petit télescope.

Les magnifiques anneaux de Saturne

Galileo Galilei a vu ce qui s'est avéré être le système d'anneaux spectaculaire de Saturne en 1610. (Il a dit que les traits ressemblaient à des oreilles ou à des poignées.) Mais ce n'est qu'en 1655 que Christiaan Huygens les a identifiés comme un système complet d'anneaux glacés. En 1856, le célèbre physicien James Clerk Maxwell a montré que les anneaux doivent être composés d'un grand nombre de minuscules particules (il les a appelées «briques-chauves-souris»), chacune en orbite autour de Saturne. 
Depuis lors, le débat fait rage sur l'origine, l'âge et la composition des anneaux de Saturne. S'agit-il de restes de la formation de Saturne ou des restes d'une lune brisée? Aussi vieux que Saturne lui-même, ou un ajout relativement nouveau? Et pourquoi tant de glace? Le scientifique planétaire Robin M. Canup du Southwest Research Institute à Boulder, Colorado, a récemment publié une proposition qui répond à ces questions. Canup suggère que les anneaux de Saturne sont les vestiges très anciens d'une lune de la taille d'un Titan. 

«Saturne avait à l'origine plusieurs lunes massives comme Jupiter», explique Canup. Ces lunes étaient assez grandes pour que leurs intérieurs se différencient en couches de glaces et en noyau rocheux - moins comme une grande comète et plus comme les quatre plus grandes lunes de Jupiter. Lorsque les grosses lunes se sont envolées vers l'intérieur alors que Saturne a terminé son accrétion, dit Canup, les couches glacées extérieures d'au moins une ont été enlevées. Le noyau plongea dans Saturne, et les restes glacés finirent par former les anneaux principaux de la planète. Cela explique, explique-t-elle, pourquoi les particules constituant les anneaux sont constituées à 99,9% de glace d'eau pure. Cela explique également la différence frappante entre les anneaux et satellites de Jupiter et de Saturne. 

«L'existence du système d'anneaux beaucoup plus massif de Saturne est liée au fait que Saturne a perdu ses grandes lunes intérieures primordiales», explique Canup. "Jupiter a conservé ses grandes lunes intérieures, [tandis que] son ​​système d'anneaux poussiéreux est beaucoup moins massif que le système d'anneaux de Saturne."

Les lignes traversant Phobos sont causées par les contraintes de marée de la gravité de Mars déchirant lentement sa plus grande lune. 

NASA

Création d'un anneau martien

Phobos n'est pas de la taille d'une planète, mais bon nombre des mêmes mécanismes entraîneront sa destruction. Son compagnon lune Deimos mesure environ 7,8 miles (12,6 kilomètres) de diamètre et orbite autour de Mars à une distance moyenne de 14 580 miles (23 460 km), assez loin pour éviter le sort de Phobos. Phobos a un diamètre de 13,8 miles (22,2 km). Il fait le tour de la planète à une distance moyenne de 5 827 miles (9 377 km). Avec une période orbitale de seulement 7 heures et 39,2 minutes, Phobos est l'une des 18 des 181 lunes connues du système solaire dont la période orbitale est inférieure à la période de rotation de sa planète.

C'est l'une des quelques raisons pour lesquelles Phobos est condamné. «Il y a quatre facteurs en action», explique Mittal. «La force de marée de Mars; les forces centrifuges sur Phobos, qui tourne; la gravité de Phobos; et la force de Phobos. Il y a un équilibre entre ceux-ci. Les contraintes de marée et de rotation agissent pour séparer Phobos; l'auto-gravité et la force de traction agissent pour maintenir Phobos ensemble. »

Tout comme la gravité de notre propre lune augmente les marées dans les océans et les masses terrestres, Phobos crée un petit renflement de marée sur Mars. Le renflement se déplace lorsque la lune tourne autour de Mars, tout comme le renflement de marée causé par la Lune se déplace autour de la Terre. Parce que Phobos a une période orbitale plus rapide que le jour martien, le renflement de marée est en retard sur Phobos et agit pour le ralentir progressivement sur son orbite, envoyant Phobos en spirale lentement vers la surface martienne. Le taux est d'environ 0,79 pouce (2 centimètres) par an. Ce n'est pas grand-chose, mais il n'y a rien pour l'arrêter.

«Au fur et à mesure que Phobos se rapproche de Mars», explique Mittal, «les contraintes de marée augmentent.» La gravité propre de la lune et la résistance à la traction s'opposent aux forces de marée, mais finalement Phobos tombera à une distance - appelée limite Roche - où la gravité martienne va gagner le bras de fer. Plusieurs études confirment que la spirale intérieure de Phobos entraînera sa destruction dans 25 à 75 millions d'années.

Phobos pourrait éviter l'oblitération s'il s'agissait d'un corps dense, plus capable de résister à l'attraction de la gravité au-delà de la limite de Roche. Malheureusement, les données de l'orbiteur Mars Express de l'Agence spatiale européenne montrent que la lune a une densité de seulement 1,9 gramme par centimètre cube. En comparaison, notre Lune a une densité de 3,3 g par centimètre cube. Même le minuscule Themisto, la plus petite lune régulière de Jupiter à seulement 4,9 miles (8 km) de diamètre, a une densité estimée à environ 2,6 g par centimètre cube. Mars Express a également révélé que Phobos est poreux, contenant probablement de grands vides, il s'agit donc probablement d'un tas de décombres, comme la plupart des minuscules lunes d'Uranus et de Neptune.

L'objet blanc au centre de l'anneau E diffus de Saturne est Encelade, une minuscule lune avec un océan liquide. Des geysers au pôle sud de la lune éjectent de l'eau dans l'espace, formant l'anneau.

NASA / ESA

De plus, la composition de Phobos est similaire à celle des météorites de chondrite carbonées comme celles qui sont tombées sur le lac Tagish au Canada en 2000. Ces météorites primitives sont faites d'une multitude de matériaux meubles et facilement cassables, y compris la magnétite, les cristaux d'olivine, les phyllosilicates et les complexes organiques des molécules telles que les acides aminés, et sont constituées d'environ 10% d'eau, formées dans les régions riches en oxygène du système solaire primitif. Phobos n'est pas seulement un tas de gravats avec un faible champ gravitationnel, mais les gravats eux-mêmes sont quelque peu cassants.

Ensuite, il y a Stickney Crater, le bassin d'impact géant de Phobos. Dans le passé, Phobos a été touché par un objet qui a laissé un cratère de 5,6 miles (9 km) de large - près de la moitié du diamètre de la lune. L'impact a sûrement fracturé une grande partie de l'intérieur de Phobos, le laissant encore plus faible. De là, des milliards d'années d'impacts de météorites ont transformé la surface de Phobos en une couche de poussière fine d'une centaine de mètres de profondeur. Compte tenu de la gravité de surface extrêmement faible (la vitesse de fuite pour Phobos n'est que de 4,56 pieds par seconde), la roche qui compose le tas de gravats reste à peine en place.

Black et Mittal ont utilisé un modèle géotechnique numérique conçu pour les grands projets de construction souterraine pour estimer ce qu'ils appellent la «force de la masse rocheuse» de la lune. Les résultats placent la finale de Phobos dans 20 à 40 millions d'années et donnent plus de détails sur son fin violente.

Alors que Phobos atteint sa limite de Roche, à environ 3400 miles (5470 km) de la surface martienne, les forces de marée vont commencer à séparer Phobos. Tout comme les forces de marée de Saturne ont peut-être décollé le manteau glacé d'une lune de la taille d'un Titan il y a des milliards d'années, les centaines de mètres du régolithe seront dépouillés de Phobos. Cela se produira rapidement: en aussi peu qu'une semaine, la poussière se répandra dans un anneau entourant Mars, la lune plus.

Selon la quantité de matière retirée de Phobos, l'anneau pourrait initialement avoir une densité de masse similaire à celle des anneaux de Saturne d'aujourd'hui. L'anneau martien sera très sombre, contrairement aux anneaux glacés brillants de Saturne, plus comme les anneaux poussiéreux de Jupiter qui sont plus sombres, plus minces et plus diffus. Il embrassera pratiquement Mars, plus proche en termes relatifs de la planète que les autres anneaux planétaires du système solaire. Et l'anneau, disent Black et Mittal, ne durera pas longtemps; ils estiment sa durée de vie entre 1 million et 100 millions d'années.

Petit système
 

Vous n'avez pas besoin d'être une planète pour avoir une bague. Un objet connu sous le nom de Chariklo (classé comme centaure ou planète mineure du système solaire externe) a un système d'anneaux minces autour de lui. Le diamètre de Chariklo de 144 miles (232 kilomètres) le place aux limites inférieures de la taille des planètes naines. Le mécanisme de formation des anneaux, et en fait beaucoup d'informations au-delà de leur existence, n'est pas encore connu. Chariklo a été la première planète mineure ou astéroïde à avoir un système d'anneaux connu. Un autre centaure, Chiron, pourrait aussi en avoir un. Les anneaux ont été découverts en 2014. Chariklo orbite sur une orbite très inclinée entre Saturne et Uranus. 

ESO / L. Calçada / Nick Risinger

Finalement, les décombres rocheux laissés pour compte rencontreront une fin plus rapide mais tout aussi dramatique. Il descendra le long de chemins inclinés pour toucher la surface de Mars et laissera une chaîne de cratères allongés le long de l'équateur de la planète.

Autres bagues uniques et futures

Est-il possible que Mars ait possédé un système d'anneaux dans son passé lointain? "Nous ne sommes pas certains", dit Black, "mais il vaudrait la peine de rechercher si les lunes qui ont migré vers l'intérieur peuvent avoir existé. Une fraction des lunes pourrait avoir une configuration orbitale similaire à celle de Phobos et de Mars. »

Certains scientifiques planétaires pensent que Mars a déjà eu plus de deux lunes. Les chercheurs ont identifié 258 cratères elliptiques sur Mars formés par des objets frappant la surface à des angles rasants. Au moins certains d'entre eux pourraient bien avoir été causés par des impacts obliques d'anciennes lunes martiennes. Si c'est le cas, d'autres peuvent s'être rompus avant de toucher l'atmosphère, laissant des anneaux de roches et de poussière de courte durée autour de Mars.

Il n'y a aucune preuve que Mercure ou Vénus aient jamais possédé des systèmes d'anneaux. La Terre l'a fait pendant une période extrêmement brève pendant la formation de la Lune il y a 4,5 milliards d'années lorsque notre planète a été frappée par un corps de la taille de Mars surnommé Theia. Une grande partie de Theia a fusionné avec la Terre, mais le «Big Splash» aurait fait exploser le matériau restant dans l'espace. Les simulations informatiques indiquent qu'environ 20% de la masse de Theia se seraient mis en orbite autour de la Terre sous forme d'anneau. Environ 10% du matériau de l'anneau se sont ensuite rapidement fusionnés dans la Lune, le reste retombant finalement sur Terre. La bague n'aurait pas duré longtemps, peut-être aussi peu qu'un mois, mais probablement pas plus de 100 ans.

Curieusement, notre Lune pourrait également se terminer comme elle a commencé, selon l'astronome Lee Anne Willson, professeur émérite à l'Iowa State University. Dans le cadre de ses recherches sur le sort de la Terre alors que le Soleil se transforme en une géante rouge, elle a découvert que la Lune avait une chance de devenir un anneau autour de la Terre.

La Lune s'éloigne de la Terre à un rythme d'environ 1,6 pouces (4 cm) par an. Sans contrôle, la Lune finira par migrer vers une distance où il lui faudra 47 jours pour orbiter autour de la Terre. D'ici là, la rotation de la Terre aura également ralenti à 47 jours. Les deux garderont alors le même visage, comme Pluton et sa lune Charon le font aujourd'hui.

Avant cela, cependant, dans environ 5 milliards d'années, le Soleil entrera dans sa phase géante rouge. Il commencera à s'étendre et engloutira Mercure et Vénus. Alors que le système Terre-Lune orbite à travers l'atmosphère extérieure élargie du Soleil, les forces de traînée entraîneront la décomposition de l'orbite de la Lune. Le Soleil continuera probablement de s'étendre et de détruire la Terre et la Lune. D'un autre côté, si le Soleil devait d'abord souffler environ 20% de sa masse, la Lune continuera à descendre jusqu'à sa limite de Roche. Les forces de marée le déchireront, tout comme elles détruiront Phobos. 

Et puis, 9 milliards d'années après la naissance de la Lune à partir d'un anneau d'éjecta d'impact fondu, et près de 5 milliards d'années après la naissance et la mort de l'anneau autour de Mars, la Terre aura à nouveau un anneau.

Source: http://www.astronomy.com
Lien: http://www.astronomy.com/magazine/2019/08/how-moon-dust--will-put-a-ring-around-mars?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR3EqhqiQ7yif57pDAhjweJ6f66RueDA9epMwgVtDcdsv8Oqhapt1U9HMGo