Titan, le plus gros satellite de saturne

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Chifres clés

Données orbitales :

• Distance par rapport à Saturne : 1.222 000 km
• Période orbitale : 15 jours et 22 heures
• Vitesse orbitale : 5,4 à 5,8km/s
• Excentricité orbitale : 0,0292
• Inclinaison orbitale : 0,35°
• Inclinaison axiale : 0°

Données physiques :

• Diamètre : 5.150 km, soit 40% de la Terre
• Masse : 135 milliards de milliards de tonnes soit 2%de la Terre
• Volume : 71.5000millions de km3 soit 7% de la Terre
• Densité moyenne : 0,690 g/cm3
• Gravité : 13,9% de la Tere
• Température à la surface :-179°C
• Densité moyenne : 1,881 g/cm3

Composition atmosphérique :

• Azote : 98,4%
• Méthane : 1,4%
• Hydogène : 0,2%

Titan est le plus grand satellite naturel de Saturne. D'un diamètre 6 % plus grand que celui de Mercure, Titan est par la taille au deuxième rang des satellites du Système solaire, après Ganymède, le plus gros satellite de Jupiter. Titan est plus grand que la Lune et même que la planète Mercure.

La lumière du Soleil met environ 80 minutes pour atteindre Titan ; en raison de la distance, la lumière du Soleil est environ 100 fois plus faible sur Titan que sur la Terre.

Découverte

Titan est découvert le 25 mars 1655 par l’astronome néerlandais Christian Huygens, inspiré par la découverte des quatre satellites de Jupiter par Galilée en 1610 à l’aide d’un télescope. Huygens a suivi avec ténacité la trajectoire du point autour de la planète (il alla jusqu'à enregistrer 68 cycles pendant quatre ans) pour fixer sa période avec précision. Il contribue lui-même à certaines avancées dans le domaine des télescopes et découvre Titan alors qu’il cherche à étudier les anneaux de Saturne dont la nature n’est, à cette époque, pas encore connue. Il publie sa découverte la même année dans l’ouvrage De Saturni Luna Observatio Nova.

Orbite

Sa période orbitale est identique à sa période de rotation : Titan est donc en rotation synchrone avec Saturne. Titan est situé à 1,2 million de kilomètres de Saturne (soit 20 rayons saturniens). Il est le vingtième satellite confirmé en partant du centre de la planète, le sixième des sept satellites de la planète suffisamment grands pour posséder une forme sphérique (seul Japet est plus externe).

Les orbites de Titan et d'Hypérion — un petit satellite irrégulier — sont en résonance 3:4 : Titan effectue quatre orbites autour de Saturne quand Hypérion en accomplit trois. Sur la base des modèles de formation du système saturnien, Hypérion se serait probablement formé dans cet îlot de stabilité orbitale, Titan ayant absorbé ou éjecté les objets situés en dehors.

Surface

La surface de Titan est l'un des endroits du système solaire les plus semblables à la Terre, bien que les températures y soient bien plus basses et la composition chimique différente. Il y fait si froid (-179 degrés Celsius) que la glace d'eau joue le rôle de roche.

Titan pourrait également être le théâtre d'une activité volcanique, mais avec de la « lave » liquide au lieu de roche en fusion.

Titan est le seul monde, en dehors de la Terre, à posséder des masses liquides stagnantes, notamment des rivières, des lacs et des mers, à sa surface. La surface de Titan est sculptée par des courants de méthane et d'éthane, qui creusent des lits de rivières et remplissent de grands lacs de gaz naturel liquide. Aucun autre monde du système solaire, à part la Terre, ne présente ce type d'activité liquide à sa surface.

De vastes régions de dunes sombres s'étendent sur le paysage de Titan, principalement autour des régions équatoriales. Le « sable » de ces dunes est composé de grains d'hydrocarbures sombres qui ressemblent à du marc de café. En apparence, les hautes dunes linéaires ne sont pas sans rappeler celles que l'on peut observer dans le désert de Namibie, en Afrique.

Titan présente peu de cratères d'impact visibles, ce qui signifie que sa surface doit être relativement jeune et qu'une combinaison de processus efface les traces d'impact au fil du temps. La Terre est également similaire à cet égard : les cratères de notre planète sont effacés par les forces incessantes de l'écoulement de liquide (l'eau, dans le cas de la Terre), du vent et du recyclage de la croûte via la tectonique des plaques. Ces forces sont également présentes sur Titan, sous des formes modifiées. En particulier, les forces tectoniques (le mouvement du sol dû aux pressions venant du dessous) semblent être ici à l'œuvre, bien que les scientifiques ne voient pas de traces de plaques comme sur Terre.

Atmosphère

Titan est unique en ce sens qu'il est le seul satellite dotée d'une atmosphère épaisse. À la surface de Titan, la pression atmosphérique est environ 60 % supérieure à celle de la Terre, soit à peu près la même pression qu'une personne qui nage à environ 15 mètres sous la surface de l'océan sur Terre. Comme Titan est moins massive que la Terre, sa gravité ne maintient pas son enveloppe gazeuse aussi étroitement, de sorte que l'atmosphère s'étend à une altitude 10 fois supérieure à celle de la Terre, soit près de 600 kilomètres dans l'espace.

L'atmosphère de Titan est principalement composée d'azote (environ 95 %) et de méthane (environ 5 %), avec de petites quantités d'autres composés riches en carbone. Dans la partie supérieure de l'atmosphère de Titan, les molécules de méthane et d'azote sont séparées par la lumière ultraviolette du Soleil et par des particules à haute énergie accélérées dans le champ magnétique de Saturne. Les morceaux de ces molécules se recombinent pour former une variété de produits chimiques organiques (substances contenant du carbone et de l'hydrogène), et comprennent souvent de l'azote, de l'oxygène et d'autres éléments importants pour la vie sur Terre.

Certains des composés produits par la séparation et le recyclage du méthane et de l'azote créent une sorte de brouillard, une brume épaisse de couleur orange qui rend la surface de Titan difficile à observer depuis l'espace. (Les vaisseaux spatiaux et les télescopes peuvent cependant voir à travers ce brouillard à certaines longueurs d'onde de lumière autres que celles visibles à l'œil nu.) Certains des composés lourds et riches en carbone se déposent à la surface de la lune. Ces hydrocarbures jouent le rôle de « sable » dans les vastes champs de dunes de Titan. Et le méthane se condense en nuages ​​qui inondent parfois la surface de tempêtes de méthane.

Le méthane présent dans l'atmosphère de Titan est à l'origine de la chimie atmosphérique complexe de la planète. Mais la provenance de ce méthane est un mystère. Comme la lumière du soleil décompose continuellement le méthane dans l'atmosphère de Titan, une source doit le réapprovisionner, sinon il s'épuiserait au fil du temps. Les chercheurs soupçonnent que le méthane pourrait être libéré dans l'atmosphère de Titan par le cryovolcanisme (des volcans libérant de l'eau glacée au lieu de lave en fusion), mais ils ne sont pas certains que ce soit ce processus ou un autre.

Potentiel de vie

Les nombreuses mesures de la gravité effectuées par la sonde Cassini sur Titan ont révélé que le satellitecache un océan souterrain d'eau liquide (probablement mélangée à des sels et à de l'ammoniac).

La sonde Huygens de l'Agence spatiale européenne a également mesuré des signaux radio lors de sa descente vers la surface, en 2005, suggérant fortement la présence d'un océan de 55 à 80 kilomètres sous le sol glacé.

La découverte d'un océan global d'eau liquide ajoute Titan à la poignée de mondes de notre système solaire qui pourraient potentiellement contenir des environnements habitables. De plus, les rivières, les lacs et les mers de méthane et d'éthane liquides de Titan pourraient servir d'environnement habitable à la surface, même si la vie qui y existerait serait probablement très différente de celle de la Terre. Ainsi, Titan pourrait potentiellement abriter des environnements aux conditions propices à la vie, c'est-à-dire à la fois la vie telle que nous la connaissons (dans l'océan souterrain) et la vie telle que nous ne la connaissons pas (dans le liquide hydrocarboné à la surface). Bien qu’il n’y ait jusqu’à présent aucune preuve de vie sur Titan, sa chimie complexe et ses environnements uniques en feront certainement une destination d’exploration continue.

L'atterissage de Huygens le 14 janvier 2005

La mission Cassini-Huygens a été lancée le 15 octobre 1997. Cassini doit son nom à l'astronome italien Giovanni Cassini (1625-1712) L'aterrisseur Huygens doit son nom au physicien hollandais Christiaan Huygens (1629-1695). Huygens a été conçue pour étudier l'atmosphère de Titan, notamment ses propriétés chimiques, les vents, la température et les profils.

En orbite autour de Saturne, la sonde Cassini a fourni des données détaillées sur Titan lors de trois survols (le 2 juillet, le 27 octobre et le 13 décembre) et a découvert deux nouveaux petits satellites de Saturne : Méthone et Pallène. La sonde Huygens a été conçue pour étudier l'atmosphère de Titan, notamment ses propriétés chimiques, les vents, la température et les profils de pression à environ 170 kilomètres de profondeur jusqu'à la surface de la lune. La sonde n'a pas été conçue pour survivre après l'atterrissage, même si les scientifiques n'excluent pas cette possibilité.

Après un voyage de près de sept ans et 3,5 milliards de kilomètres parcourus dans le Système solaire sur le dos de la sonde Cassini, le jour de Noël 2004 à 02h00 TU, l'atterrisseur Huygens, resté inactif pendant plus de six ans, s'est séparé de Cassini et a commencé son voyage de 22 jours vers Titan. Il est entré dans l'atmosphère de Titan à 09h05:56 TU le 14 janvier 2005 et, en quatre minutes, a déployé son parachute principal de 8,5 mètres de diamètre.

Huygens se pose sur Titan le 14 janvier 2005 au moyen de ses deux parachutes et de ses boucliers thermiques en 2 heures et 28 minutes.

L'atterrissage d'Huygens fut le premier d'un vaisseau spatial dans le système solaire externe et l'atterrissage le plus éloigné de la Terre.

Elle envoie sur Terre, distante de 1,2 milliard de kilomètres, des informations et des images (prises par le DISR) d'une qualité jusqu'alors inégalée. Elle a ensuite transmis des informations depuis la surface pendant près de soixante-dix minutes avant que Cassini ne soit hors de portée.

Une minute plus tard, Huygens a commencé à transmettre une multitude d'informations à Cassini pendant plus de deux heures avant d'impacter la surface de Titan à 11h38:11 TU à une vitesse de 15 pieds par seconde (4,54 mètres par seconde). Les coordonnées d'atterrissage étaient 192,32 degrés de longitude ouest et 10,25 degrés de latitude sud, à environ 4 miles (7 kilomètres) de son point cible.

Un problème dans le programme de communication a limité le nombre d'images que Huygens a transmises à Cassini, d'environ 700 à 376. Pourtant, à la grande excitation des planétologues sur Terre, il a continué ses transmissions pendant trois heures et 10 minutes supplémentaires pendant lesquelles il a transmis une vue de son environnement (224 images de la même vue).

Il semble que Huygens ait atterri sur une surface ressemblant à du sable composé de grains de glace. Les images de surface ont montré une plaine plate parsemée de galets ainsi que des preuves de l'action d'un liquide sur le terrain dans un passé récent. Des données ultérieures ont confirmé l'existence de lacs d'hydrocarbures liquides dans les régions polaires de Titan.

Le module scientifique de surface (SSP) révèle qu'à cet endroit, sous une croûte dure et mince, le sol a la consistance du sable. Les paysages de Titan présentent des similitudes avec ceux de la Terre, a expliqué Martin G. Tomasko, responsable du DISR, l'instrument qui a pris les images. Brouillards, traces de précipitations, érosions, abrasion mécanique, réseaux de chenaux de drainage, systèmes fluviaux, lacs asséchés, paysages côtiers et chapelets d'îles : « les processus physiques qui ont façonné Titan sont très proches de ceux qui ont modelé la Terre. Les matériaux, en revanche, sont plus « exotiques » puisque l'eau (H₂O) y est remplacée par du méthane (CH₄), qui peut exister sous forme liquide ou gazeuse à la surface de Titan. Quand il y pleut, ce sont des précipitations de méthane, mêlées de traces d'hydrocarbures, qui déposent sur le sol des substances provenant de l'atmosphère. Des pluies seraient d'ailleurs tombées « dans un passé peu éloigné ». D'après les données recueillies, Titan possède donc bien une atmosphère uniforme, faite de différents gaz (méthane, azote…) et, au sol, une activité cryovolcanique, du méthane liquide en abondance sous forme de rivières et de lacs. Sur son sol, gelé à −180 °C d'après des mesures in situ, se trouvent d'innombrables galets de glace, parfois aussi volumineux que des automobiles.

On doit aussi à cette mission la découverte du lac Ontario, un lac d'éthane liquide qui est le premier endroit du Système solaire (hors de la Terre) où du liquide a été détecté en surface, puis l'étude approfondie des mers et lacs de Titan.

Des données ultérieures ont confirmé l'existence de lacs d'hydrocarbures liquides dans les régions polaires de Titan. En avril 2016, l'ESA a annoncé que l'une des trois grandes mers de Titan proches du pôle Nord, connue sous le nom de Ligela Mare, est remplie de méthane liquide pur, avec un fond marin recouvert d'une boue de matière riche en matière organique.

La sonde Cassini a également découvert de nombreuses données précieuses sur Titan, notamment les premières images radar de la surface de la lune prises lors de son survol le 27 octobre 2004. Cassini a trouvé des preuves évidentes de la présence de grands lacs d'hydrocarbures liquides dans les latitudes nord de Titan.

La sonde Cassini a achevé sa mission principale le 27 mai 2008, avec son 43e survol de Titan. Au cours de cette période, la sonde a découvert deux nouveaux satellites de Saturne : Daphnis et Anthe.

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