Les deux lunes qui accompagnent Mars sont étonnantes à plus d’un titre. Et les structures que des astronomes viennent de mettre au jour dans le sous-sol de l’une d’elles, Phobos, pourraient aider à comprendre leur origine.

Cela vous intéressera aussi

[EN VIDÉO] La lune Phobos vue sous 360° Une animation montrant Phobos, la plus grosse des deux lunes de Mars (27 km dans sa dimension la plus grande). Elle combine des images saisies par la caméra à haute résolution HRSC de l'orbiteur Mars Express, de l’Esa. © Esa

Phobos est l’une des deux lunes de Mars. La plus grande. Mais elle reste une toute petite lune, comparée à la nôtre. Son diamètre le plus grand ne dépasse pas les 27 kilomètres. Sa surface est marquée par un énorme cratère. Il mesure environ neuf kilomètres de diamètre. Sur la surface de Phobos, il y a d’autres cratères aussi, et d’étranges rayures. Et c’est sans parler du fait que cette petite lune semble vouloir inexorablement se rapprocher de Mars. À tel point qu’elle pourrait finir par se déchiqueter en un anneau d’ici quelques dizaines de millions d’années. Autant de caractéristiques qui intriguent les astronomes depuis longtemps maintenant.

Un passage rapproché de Mars Express au-dessus de Phobos, la plus grande lune de Mars, apporte des informations intéressantes sur sa structure et son origine. © ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum), CC by-sa 3.0 IGO
Un passage rapproché de Mars Express au-dessus de Phobos, la plus grande lune de Mars, apporte des informations intéressantes sur sa structure et son origine. © ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum), CC by-sa 3.0 IGO

Et ils ont enfin eu l’occasion d’y voir de plus près grâce à la mission Mars Express, de l’Agence spatiale européenne (ESA). Lancée en 2003 pour étudier la structure interne de Mars, elle embarquait à son bord un instrument baptisé Marsis – pour Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding. L’idée : bombarder la Planète rouge d’ondes radio basse fréquence et analyser les caractéristiques des ondes renvoyées par le sol, mais aussi par les couches plus profondes.

Après une mise à jour majeure du logiciel de l’instrument Marsis, les astronomes ont pu récolter des données capitales à l’occasion du premier passage de Mars Express à proximité de Phobos. À moins de 85 kilomètres. Sachant que la ligne qui sépare notre atmosphère de l’espace interplanétaire se situe à quelque 100 kilomètres d’altitude, c’est dire… Le tout parce que « se rapprocher nous permet d’étudier sa structure plus en détail et d’identifier des caractéristiques importantes que nous n’aurions jamais pu voir de plus loin. À l’avenir, nous sommes convaincus que nous pourrions utiliser Marsis à moins de 40 km – l’instrument était initialement conçu pour étudier Mars à une distance de 250 kilomètres. L’orbite de Mars Express a été affinée pour nous rapprocher le plus possible de Phobos lors d’une poignée de survols entre 2023 et 2025, ce qui nous donnera des opportunités d’essayer », précise Andrea Cicchetti, chercheur, dans un communiqué de l’ESA.

La ligne continue montre l’écho de la surface de Phobos. Les réflexions inférieures sont soit un <em>« encombrement »</em> causé par des caractéristiques à la surface de la lune, soit, plus intéressant, des signes de caractéristiques structurelles possibles sous la surface (e). La section A/C a été enregistrée à l’aide d’une ancienne configuration du logiciel Marsis. La nouvelle configuration a été préparée pendant le <em>« trou technique »</em> et utilisée avec succès pour la toute première fois sur le trajet D/F. Les images de gauche et en bas à droite montrent le chemin de l’observation au-dessus de la surface de Phobos. © INAF, <em>Istituto Nazionale di Astrofisica</em>
La ligne continue montre l’écho de la surface de Phobos. Les réflexions inférieures sont soit un « encombrement » causé par des caractéristiques à la surface de la lune, soit, plus intéressant, des signes de caractéristiques structurelles possibles sous la surface (e). La section A/C a été enregistrée à l’aide d’une ancienne configuration du logiciel Marsis. La nouvelle configuration a été préparée pendant le « trou technique » et utilisée avec succès pour la toute première fois sur le trajet D/F. Les images de gauche et en bas à droite montrent le chemin de l’observation au-dessus de la surface de Phobos. © INAF, Istituto Nazionale di Astrofisica

Astéroïde ou roches arrachées de Mars ?

Ce que les chercheurs attendaient, c’était que les données de Mars Express puissent éclairer l’origine de Phobos. Car les astronomes hésitent encore. Les lunes de Mars pourraient être d’anciens astéroïdes capturés par la Planète rouge. C’est ce que suggèrent leur apparence et leur composition. Mais pas leur orbite. Ils pourraient donc aussi, à l’image de notre Lune, être des morceaux de roches arrachés de Mars par une collision.

Les données prises le 23 septembre dernier sont riches et leur analyse n’en est encore qu’à ses débuts. Les chercheurs ont toutefois déjà identifié dans les « radargrammes », les signes de structures de surface plus ou moins anodines. Mais aussi, les signes plus faibles de ce qui ressemble à des caractéristiques souterraines bien plus intéressantes. Une structure en couches qui pourrait indiquer que Phobos est bien un ancien astéroïde. Mais qui pourrait aussi orienter vers une constitution en « tas de gravats flottants ».

Les prochains passages rapprochés de Mars Express dans le ciel de Phobos devraient permettre d’en apprendre plus. Et la mission Martian Moons eXploration (MMX), en collaboration avec l’Agence spatiale japonaise, qui devrait atterrir bientôt sur Phobos – pas avant 2024 tout de même – pour prélever des échantillons devrait aider à préciser encore plus les choses. Rapportés sur Terre en 2029, ces échantillons devraient en effet permettre de lever enfin le mystère de l’origine des lunes de Mars.