L’ancêtre commun des lunes de Mars

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Les deux lunes de Mars, Phobos et Deimos, intriguent les chercheurs depuis leur découverte, en 1877. Elles sont en effet très petites: Phobos possède un diamètre de 22 kilomètres, soit 160 fois plus petit que celui de notre lune, tandis que Deimos est encore plus petite, avec seulement 12 kilomètres de diamètre. Une équipe de chercheurs a donc tenté de faire la lumière sur les origines de ces deux satellites naturels de la planète rouge.

« Notre lune est essentiellement sphérique, alors que les lunes de Mars sont de forme très irrégulière – comme des patates », affirme Amirhossein Bagheri, étudiant à l’Institut de géophysique à l’École polytechnique fédérale de Zurich. « Phobos et Deimos ressemblent davantage à des astéroïdes qu’à des lunes naturelles. »

Toujours selon M. Bagheri, cela a poussé les scientifiques à croire que les deux lunes pourraient être des astéroïdes capturés par la gravité de Mars. « Mais c’est là que les problèmes ont commencé », dit-il. Les objets capturés auraient tendance à suivre une orbite excentrique autour de la planète, et cette orbite aurait une inclinaison aléatoire. Contrairement à cette hypothèse, les orbites des lunes de Mars sont pratiquement circulaires et se trouvent dans l’axe de l’équateur martien. Alors, comment peut-on expliquer les orbites de Phobos et Deimos? Les chercheurs se sont tournés vers des simulations informatiques.

Calculer le passé

« L’idée était de tracer les orbites et leurs changements survenus par le passé », mentionne Amir Khan, l’un des scientifiques de l’Institut de physique de l’Université de Zurich. Selon les calculs, les orbites de Phobos et Deimos se seraient croisées par le passé. « Cela veut dire que les deux lunes se trouvaient probablement au même endroit, et ont donc la même origine », dit M. Khan.

Les chercheurs ont conclu qu’un corps céleste plus important était en orbite autour de Mars, à l’époque. Cette lune originelle a probablement été frappée par un autre objet spatial, et s’est désintégrée. « Phobos et Deimos sont les restants de cette lune perdue », avance M. Bagheri, le principal auteur de cette étude publiée dans Nature Astronomy.

Des images et des mesures prises par divers engins spatiaux et autres sondes en orbite autour de Mars portent à croire que Phobos et Deimos sont faites de matériau très poreux. À moins de deux grammes par centimètre cube, leur densité est bien moindre que la densité moyenne sur Terre, qui est de 5,5 grammes par centimètre cube.

« Il y a bien des cavités dans Phobos, qui pourraient contenir de la glace d’eau », suspecte M. Khan.

En examinant les interactions entre Mars et ses lunes, notamment en ce qui concerne la dissipation des énergies gravitationnelles, les chercheurs ont effectué des centaines de simulations pour remonter le temps et calculer les orbites des deux lunes, jusqu’à atteindre une intersection – le moment de la naissance de Phobos et Deimos. En fonction de la simulation, ce point se situe il y a 1 à 2,7 milliards d’années. « Le moment exact dépend des propriétés physiques de Phobos et Deimos, c’est-à-dire leur porosité », mentionne M. Bagheri.

Une sonde japonaise dont le lancement est prévu en 2025 doit explorer Phobos et ramener des échantillons sur Terre. Les chercheurs s’attendent à ce que ces échantillons fournissent les détails nécessaires à propos de l’intérieur des lunes martiennes, et ceux-ci permettront d’effectuer des calculs plus précis à propos de leur origine.

La fin de Phobos

Une autre conclusion des calculs est que l’ancêtre commun de Phobos et Deimos se trouvait plus loin de Mars que ne l’est Phobos, aujourd’hui. Si Deimos, plus petite, est demeurée près de l’endroit où elle est « née », les forces gravitationnelles poussent Phobos, plus grande, à se rapprocher de Mars, et ce processus se poursuit, comme l’expliquent les chercheurs.

Leurs simulations montrent également les futurs développements des orbites des lunes. Il semble que Deimos va légèrement s’éloigner de Mars, tout comme notre lune s’éloigne tranquillement de la Terre. Phobos, cependant, s’écrasera sur Mars dans moins de 40 millions d’années, ou sera détruite par les forces gravitationnelles en se rapprochant de la planète rouge.

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