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Phobos, un empilement de rochers autour de Mars

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Phobos, le plus grand des deux satellites naturels de Mars, ressemblerait beaucoup plus à un amoncellement de gravats qu'à un seul bloc rocheux...

Cette image obtenue par Mars Express le 23 juillet 2008 (orbite 5851) montre les sites d’atterrissage anciennement pressentis (en rouge) pour Phobos-Grunt et actuellement prévus (en bleu), après les nouvelles données acquises par la sonde européenne. Crédit Esa/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

Des astronomes de l'Esa ont mis à profit les données enregistrées lors de plusieurs passages rapprochés de la sonde européenne Mars Express durant l'été 2008. Les images obtenues par la caméra HRSC (High Resolution Stereo Camera) ont permis à une équipe conduite par Gerhard Neukum (Freie Universität Berlin), ainsi que des scientifiques du DLR (German Aerospace Centre) d'élaborer un modèle en trois dimensions beaucoup plus précis que ce qui était connu jusqu'alors.

En plus des images, les chercheurs ont aussi analysé les signaux radio transmis durant ces passages rapprochés afin d'en mesurer la minuscule variation de fréquence due à l'effet Doppler alors que la sonde était légèrement déviée sur son orbite martienne par la force d'attraction de Phobos. Ces données ont été utilisées par Tom Andert, de l'université de Munich, et Pascal Rosenblatt, de l'Observatoire Royal de Belgique, membres de l'équipe de Mars Express, pour obtenir une évaluation beaucoup plus précise de sa masse, et donc de son volume.

Image de Phobos obtenue au moyen de l’instrument HRCS de Mars Express le 28 juillet 2008 (5870ème orbite). Crédit Esa/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

De ces nouvelles informations pourront ensuite être déduite la densité exacte de Phobos, indice important pour comprendre par quels processus le satellite s'est formé.

Il apparaît maintenant que la masse totale de Phobos est de 1,072 x 1016 kilogrammes, soit environ un milliardième de celle de la Terre. Cette évaluation est dix fois plus précise que la précédente mesure, qui avait été effectuée sur base des données transmises par la sonde soviétique Mars 88.

Les calculs préliminaires de la densité de la petite lune suggèrent une valeur de 1,85 gramme par centimètre cube, nettement inférieure à celle des roches martiennes qui est, en surface, de 2,7 à 3,3 grammes/cm³. En revanche, elle s'aligne parfaitement sur celle de certains astéroïdes, notamment sur ceux de la classe D.

Planisphère de Phobos, composée de 53 photos obtenues par le Super Resolution Channel, l’une des composantes de l’instrument HRSC de Mars Express. Crédit Esa/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

Une trop belle orbite

Selon les astronomes, les astéroïdes de classe D ne sont pas des blocs rocheux compacts, mais des agrégats de rochers retenus entre eux par leur propre force de gravitation et comportant de nombreuses cavernes. L'examen spectroscopique de Phobos et de ces astéroïdes, aussi bien depuis la Terre que depuis les instruments embarqués à bord des sondes, en démontre une parfaite similitude, suggèrant que Phobos serait un astéroïde capturé. Cependant, une observation semble contredire cette explication.

Les astéroïdes capturés par des planètes se retrouvent piégés dans des orbites aléatoires, alors que Phobos, mais aussi Deimos, le second satellite de Mars, tournent exactement dans le plan de l'équateur. Les scientifiques ne proposent actuellement aucune explication à cette particularité.

Selon un autre scénario, Phobos pourrait être issu de roches martiennes qui auraient été projetées dans l'espace suite à un impact de météorite ou d'un noyau de comète. Les débris ne seraient pas tous retombés à la surface de la planète, donnant ainsi naissance à cet empilement de rochers.

Pôle sud de Phobos, photographié par Mars Express le 26 juillet 2008 (5861e orbite). Crédit Esa/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

La question n'est donc toujours pas tranchée : Phobos provient-il de la ceinture d'astéroïdes ou de la surface de Mars ? Outre les images, le radar Marsis à bord de Mars Express a aussi fourni des informations sur le sous-sol de Phobos, qui viendront cerrainement faire pencher la balance en faveur de l'une ou l'autre thèse. Mais la vérité ne sera vraisemblablement connue que lorsque les cherceurs disposeront enfin, dans leurs laboratoires, d'échantillons de sol collectés à la surface de la petite lune martienne.

Il ne faudra peut-être pas attendre longtemps : la sonde russe Phobos-Grunt (Phobos-Sol) devrait être lancée en 2009, tenter d'atterrir sur Phobos puis en redécoller et ramener des échantillons de son sol. Mais cette tentative exige de connaître le plus exactement possible la force de gravitation de l'astre, d'où l'importance des données qui sont en train d'être traitées. Les images du HRSC seront aussi utilisées pour déterminer le site d'atterrissage de Phobos-Grunt.

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