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Titan

La surface de Titan
La surface de Titan

Sixième satellite de Saturne, le plus gros des satellites de Saturne et le premier qui ait été découvert (par Huygens en 1655).

Principales caractéristiques

  • Demi-grand axe de son orbite : 1 222 000 km
  • Période de révolution sidérale : 15,945 jours
  • Diamètre : 5 150 km

C'est le seul satellite du Système solaire entouré d'une atmosphère dense (pression au sol : 1,5 bar). Depuis son survol par la sonde américaine Voyager 1, qui, le 12 novembre 1980, est passée à moins de 5 000 km de sa surface, on sait que son atmosphère est constituée principalement d'azote et de méthane, dont la dissociation par le rayonnement solaire provoque la formation de composés à base d'azote, de carbone et d'hydrogène, appelés nitriles. Ces composants étant ceux-là mêmes qui, sur la Terre, ont abouti à la formation des acides aminés, « briques » fondamentales de la matière vivante, Titan offre un intérêt particulier du point de vue de l'exobiologie. La photodissociation du méthane par le rayonnement ultraviolet solaire engendre divers hydrocarbures (éthane, éthylène, acétylène…). Les molécules ainsi produites forment une couche de brume qui voile entièrement la surface.

Une nouvelle étape dans la connaissance Titan a été franchie avec la mission américano-européenne Cassini-Huygens, lancée en 1997. Depuis 2004, Titan a été à plusieurs reprises survolé et étudié par le vaisseau américain Cassini. Ce dernier était porteur de la sonde européenne Huygens qui s'en est détachée le 25 décembre 2004 et est descendue dans l'atmosphère de Titan, le 14 janvier 2005, en fournissant une moisson d'informations et d'images grâce aux six instruments multifonctions placés à son bord, avant de se poser à la surface, où ses émissions se sont poursuivies encore pendant plus de deux heures.

Atmosphère

La caractéristique la plus étonnante de Titan est son atmosphère. Son existence même reste une énigme puisque d'autres satellites aussi gros, tels Ganymède et Europe autour de Jupiter, en sont dépourvus. Le scénario le plus vraisemblable de la formation de cette atmosphère suggère qu'elle provient des gaz volatils piégés dans les grains qui constituèrent les « planétésimaux », corps de quelques kilomètres de diamètre dont l'agglomération a abouti à la formation du cœur de Titan. Ce processus, appelé accrétion, engendre des températures élevées qui libèrent les gaz volatils contenus dans les planétésimaux.

L'existence du méthane dans l'atmosphère de Titan est aussi une énigme, puisque ce composant aurait dû disparaître en moins d'un million d'années. On a pu supposer que des lacs de méthane devaient recouvrir une bonne partie de la surface en s'évaporant continûment . Mais les premières analyses des images et de certaines mesures obtenues par la mission Cassini-Huygens indiquent qu'il y a peu d'hydrocarbures à l'état liquide au sol. Une autre possibilité est que du méthane liquide provenant de l'intérieur de l'astre s'en échappe et arrive à la surface par des fissures dans la croûte.

La température dans l'atmosphère de Titan est très basse par rapport à celle observée autour de la Terre. Au maximum, dans la haute atmosphère, elle atteint à peine 170 K (~ −100 °C), alors qu'à la tropopause, vers 40 km d'altitude, elle passe par un minimum de 70 K (~ −200 °C). À la surface, grâce à un effet de serre, comme sur la Terre, la température s'élève pour atteindre 94 K (−179 °C), ce qui reste très insuffisant pour espérer voir évoluer les réactions chimiques vers la vie.

Structure interne et surface

La densité de Titan suggère que son intérieur est constitué pour moitié de silicates et pour moitié de glaces. Ces dernières sont probablement fondues près de la surface, formant un océan intérieur de plusieurs centaines de kilomètres d'épaisseur et constitué d'eau, d'ammoniaque et de méthane.

La nature de la surface est inconnue, car masquée par la brume qui entoure Titan jusqu'à 500 km d'altitude. Cependant, après diverses observations (infrarouge, radar…) à partir d'observatoires terrestres ou spatiaux, suggérant que cette surface est recouverte de régions sombres et claires qui témoignent de la présence de différents composants, des informations plus précises ont été fournies par Huygens.

À en juger par les images spectaculaires prises par le radiomètre spectral imageur de la sonde, Titan présente de remarquables analogies avec la Terre du point de vue météorologique et géologique. Certaines images montrent un réseau complexe de chenaux de drainage étroits allant d'une zone claire de plateaux vers des zones de plus basse altitude, plus lisses et plus sombres. Ces chenaux se rejoignent pour former des systèmes fluviaux qui se dirigent vers ce qui semble être des lacs asséchés, dans lesquels on décèle des structures rappelant les îles et les hauts-fonds terrestres.

Diverses autres mesures confortent l'idée que, à l'instar de l'eau sur la Terre, le méthane (qui peut exister sous forme liquide ou gazeuse, compte tenu des températures très basses) joue un rôle fondamental dans la géologie et la météorologie de Titan, avec la formation de nuages et de précipitations exerçant à la surface un effet d'érosion et d'abrasion. Le sol semble constitué – au moins pour partie – de dépôts sombres de composés organiques issus de la brume atmosphérique. Par un effet de lessivage, les précipitations de méthane doivent entraîner cette substance des hautes altitudes vers le sol, où elle se concentre au fond des chenaux de drainage et dans les lits des rivières.

Quant aux grandes traînées blanches également détectées sur le sol, elles pourraient être formées de glace d'eau, apparente soit par remontée du sous-sol, soit par lessivage de la surface par les pluies de méthane.

Par ailleurs, les images du site d'atterrissage de Huygens montrent qu'il est parsemé de petits « galets », de quelques centimètres. Les mesures spectrales donnent à penser que ces « galets » sont majoritairement composés de glace d'eau mélangée à des glaces d'hydrocarbures. Leur forme arrondie est l'indice d'une possible érosion. Il pourrait s'agir d'une zone où du méthane s'est écoulé récemment. D'après certaines mesures de Huygens, la surface comporte une croûte dure de 15 cm environ d'épaisseur, recouvrant un matériau spongieux qui a la consistance du sable mouillé. On peut donc supposer la présence de méthane liquide sous la surface ; elle expliquerait pourquoi, lorsque la sonde s'est posée, l'un de ses instruments a noté une brusque élévation de la teneur en méthane : celle-ci serait due à la vaporisation du méthane consécutive à l'impact de l'atterrissage.

LES SATELLITES NATURELS DES PLANÈTES DU SYSTÈME SOLAIRE
TERRE
Nom Année de découverte Période de révolution sidérale (jours)
(r) = dans le sens rétrograde
Demi-grand axe de l'orbite Diamètre (km) Densité
(eau = 1)
(103km) (en rayons de la planète)
Lune     27,3217 384,4 60,268 3 476 3,34

MARS

Nom Année de découverte Période de révolution sidérale (jours)
(r) = dans le sens rétrograde
Demi-grand axe de l'orbite Diamètre (km) Densité
(eau = 1)
(103km) (en rayons de la planète)
Phobos I 1877 0,319 9,38 2,76 27×21×19 1,9
Deimos II 1877 1,262 23,46 6,91 15×12×11 1,8

JUPITER

Nom Année de découverte Période de révolution sidérale (jours)
(r) = dans le sens rétrograde
Demi-grand axe de l'orbite Diamètre (km) Densité
(eau = 1)
(103 km) (en rayons de la planète)
Métis XVI 1979 0,295 128 1,79 40 -
Adrastée XV 1979 0,298 129 1,8 26×20×16 -
Amalthée V 1892 0,498 181,4 2,54 262×146×134 3,1
Thébé XIV 1979 0,674 221,9 3,11 110×110×90 -
Io I 1610 1,769 421,6 5,91 3 643 3,53
Europe II 1610 3,551 670,9 9,4 3 122 3,01
Ganymède III 1610 7,155 1 070,40 14,97 5 262 1,94
Callisto IV 1610 16,689 1 882,70 26,33 4 821 1,83
Themisto XVIII 1975/2000 130 7 507 105 ~ 8 -
Léda XIII 1974 240,9 11 170 156,2 10 -
Himalia VI 1904 250,6 11 460 160,3 170 -
Lysithea X 1938 259,2 11 720 163,9 24 -
Elara VII 1905 259,7 11 740 164,2 80 -
S/2000 J11   2000 287 12 560 175,7 ~ 4 -
Carpo XLVI 2003 456,5 17 100 239,2 ~ 6 -
S/2003 J3   2003 504,0 (r) 18 340 256,5 ~ 4 -
S/2003 J12   2003 533,3 (r) 19 000 265,8 ~ 2 -
Euporie XXXIV 2001 553,1 (r) 19 390 271,2 ~ 2 -
Mneme XL 2003 599,0 (r) 20 600 288,1 ~ 4 -
Thelxinoe XLII 2003 601,0 (r) 20 700 289,5 ~ 4 -
S/2003 J18   2003 606,3 (r) 20 700 289,5 ~ 4 -
Helike XLV 2003 617,3 (r) 20 980 293,5 ~ 8 -
S/2003 J16   2003 595,4 (r) 21 000 293,7 ~ 4 -
Euanthe XXXIII 2001 620,0 (r) 21 030 294 ~ 3 -
Harpalyke XXII 2000 623,3 (r) 21 110 295,3 ~ 4 -
Praxidike XXVII 2000 625,3 (r) 21 150 295,8 ~ 4 -
Orthosie XXXV 2001 623,0 (r) 21 170 296,1 ~ 2 -
Hermippe XXX 2001 631,9 (r) 21 250 297,2 ~ 4 -
Iocaste XXIV 2000 631,5 (r) 21 270 297,5 ~ 5 -
Ananke XII 1951 629,8 (r) 21 280 297,7 20 -
Thyone XXIX 2001 632,4 (r) 21 310 298,1 ~ 4 -
S/2003 J15   2003 668,4 (r) 22 000 307,7 ~ 4 -
S/2003 J17   2003 690,3 (r) 22 000 307,7 ~ 4 -
Kallichore XLIV 2003 683,0 (r) 22 400 313,3 ~ 4 -
S/2003 J9   2003 683,0 (r) 22 440 313,9 ~ 2 -
S/2003 J19   2003 701,3 (r) 22 800 318,9 ~ 4 -
Arche XLIII 2002 723,9 (r) 22 930 320,7 ~ 3 -
Pasithee XXXVIII 2001 716,3 (r) 23 030 322,1 ~ 2 -
Kale XXXVII 2001 720,9 (r) 23 120 323,4 ~ 2 -
Chaldene XXI 2003 723,8 (r) 23 180 324,2 ~ 4 -
Eurydome XXXII 2001 720,8 (r) 23 220 324,8 ~ 3 -
Isonoe XXVI 2000 725,5 (r) 23 220 324,8 ~ 4 -
S/2003 J4   2003 723,2 (r) 23 260 325,4 ~ 4 -
Erinome XXV 2000 728,3 (r) 23 280 325,6 ~ 3 -
Taygete XX 2000 732,2 (r) 23 360 326,7 ~ 5 -
Carme XI 1938 743,2 (r) 23 400 327,3 30 -
Aitne XXXI 2001 741,0 (r) 23 550 329,4 ~ 3 -
Kalyke XXIII 2000 743,0 (r) 23 580 329,8 ~ 5 -
Pasiphae VIII 1908 743,6 (r) 23 620 330,4 ~ 36 -
Sponde XXXVI 2001 749,1 (r) 23 810 333 ~ 2 -
Megaclite XIX 2000 252,8 (r) 23 810 333 ~ 5 -
Aoede XLI 2003 748,8 (r) 23 810 333 ~ 8 -
Sinope IX 1914 758,9 (r) 23 940 334,9 28 -
Cyllene XLVIII 2003 737,8 (r) 24 000 335,7 ~ 4 -
S/2003 J23   2003 759,7 (r) 24 060 336,5 ~ 4 -
S/2003 J5   2003 759,7 (r) 24 080 336,8 ~ 8 -
Callirrhoe XVII 1999 758,8 (r) 24 100 337,1 ~ 8 -
Autonoe XXVIII 2001 765,1 (r) 24 120 337,4 ~ 4 -
S/2003 J10   2003 767,0 (r) 24 250 339,2 ~ 4 -
Hegemone XXXIX 2003 781,6 (r) 24 510 342,8 ~ 6 -
Eukelade XLVII 2003 781,6 (r) 24 560 343,5 ~ 8 -
S/2003 J14   2003 807,8 (r) 25 000 349,7 ~ 4 -
S/2003 J2   2003 982,5 (r) 28 570 399,6 ~ 4 -

SATURNE

Nom Année de découverte Période de révolution sidérale (jours)
(r) = dans le sens rétrograde
Demi-grand axe de l'orbite Diamètre (km) Densité
(eau = 1)
(103 km) (en rayons de la planète)
Pan XVIII 1981/1990 0,575 133,6 2,22 20 0,6
Daphnis XXXV 2005 0,594 136,5 2,26 ~ 7 -
Atlas XV 1980 0,602 137,7 2,28 37×34×26 0,6
Prométhée XVI 1980 0,613 139,4 2,28 148×100×68 0,6
Pandore XVII 1980 0,629 141,7 2,35 110×88×62 0,6
Épiméthée XI 1980 0,694 151,4 2,51 138×110×110 0,6
Janus X 1966/1980 0,695 151,5 2,51 194×190×154 0,6
Mimas I 1789 0,942 185,5 3,08 408×392×382 1,14
Methone XXXII 2004 1,01 194 3,22 ~ 6 -
Pallene XXXIII 2004 1,14 211 3,5 ~ 8 -
Encelade II 1789 1,37 238 3,95 512×494×490 1
Téthys III 1684 1,888 294,7 4,89 1 072×1 056×1 052 1
Calypso XIV 1980 1,888 294,7 4,89 30×16×16 1
Telesto XIII 1980 1,888 294,7 4,89 30×25×15 -
Dioné IV 1684 2,737 377,4 6,26 1 120 1,5
Hélène XII 1980 2,737 377,4 6,26 36×32×30 1,5
Polydeuces XXXIV 2004 2,74 377,4 6,26 ~ 8 -
Rhéa V 1672 4,517 527 8,74 1 528 1,2
Titan VI 1655 15,945 1 221,83 20,27 5 150 1,88
Hypérion VII 1848 21,277 1 481,10 24,58 370×280×226 1,5
Japet VIII 1671 79,33 3 561,30 59,09 1 436 1,02
Kiviuq XXIV 2000 449 11 370 189 ~ 17 -
Ijiraq XXII 2000 451 11 440 190 ~ 10 -
Phoebé IX 1898 550,48 (r) 12 952 214,91 230×220×210 -
Paaliaq XX 2000 687 15 200 252 ~ 20 -
Skathi XXVII 2000 729 (r) 15 650 260 ~ 6 -
Albiorix XXVI 2000 738 16 390 272 ~ 26 -
S/2004 S11   2004 822 16 950 281 ~ 6 -
Erriapo XXVIII 2000 871 17 610 292 ~ 8 -
Siarnaq XXIX 2000 893 18 160 301 ~ 32 -
Tarvos XXI 2000 926 18 420 303 ~ 13 -
S/2004 S13   2004 906 (r) 18 450 306 ~ 6 -
S/2004 S17   2004 986 (r) 18 600 309 ~ 4 -
Mundilfari XXV 2000 951 (r) 18 710 310 ~ 6 -
Narvi XXXI 2003 956 (r) 18 720 311 ~ 6 -
S/2004 S15   2004 1 008 (r) 18 750 311 ~ 6 -
S/2004 S10   2004 1 026 (r) 19 350 321 ~ 6 -
Suttungr XXIII 2000 1 017 (r) 19 470 323 ~ 6 -
S/2004 S12   2004 1 048 (r) 19 650 326 ~ 6 -
S/2004 S18   2004 1 052 (r) 19 650 326 ~ 6 -
S/2004 S07   2004 1 103 (r) 19 800 329 ~ 6 -
S/2004 S09   2004 1 077 (r) 19 800 329 ~ 6 -
S/2004 S14   2004 1 081 (r) 19 950 331 ~ 6 -
Thrymr XXX 2000 1 089 (r) 20 470 340 ~ 6 -
S/2004 S16   2004 1 271 (r) 22 200 368 ~ 4 -
S/2004 S08   2004 1 355 (r) 22 200 368 ~ 6 -
Ymir XIX 2000 1 312 (r) 23 100 383 ~ 16 -

URANUS

Nom Année de découverte Période de révolution sidérale (jours)
(r) = dans le sens rétrograde
Demi-grand axe de l'orbite Diamètre (km) Densité
(eau = 1)
(103km) (en rayons de la planète)
Cordelia VI 1986 0,33 49,7 1,95 ~ 30 -
Ophelia VII 1986 0,37 53,8 2,1 ~ 30 -
Bianca VIII 1986 0,43 59,2 2,31 ~ 40 -
Cressida IX 1986 0,46 61,8 2,41 ~ 60 -
Desdemona X 1986 0,47 62,7 2,45 ~ 60 -
Juliet XI 1986 0,49 64,6 2,52 ~ 80 -
Portia XII 1986 0,51 66,1 2,58 ~ 110 -
Rosalind XIII 1986 0,56 69,9 2,73 ~ 60 -
Cupidon XXVII 2003 0,618 74,8 2,93 ~ 24 -
Belinda XIV 1986 0,623 75,26 2,94 80 -
Perdita XXV 1986/2003 0,638 76,4 2,99 80 -
Puck XV 1985 0,762 86 3,37 160 -
Mab XXVI 2003 0,923 97,7 3,82 ~ 32 -
Miranda V 1948 1,43 129,4 5,08 480×466 1,2
Ariel I 1851 2,52 191 7,48 1 160 1,7
Umbriel II 1851 4,144 266 10,41 1 170 1,4
Titania III 1787 8,706 436 17,05 1 580 1,7
Obéron IV 1787 13,463 583,5 22,79 1 520 1,6
Francisco XXII 2001 666,6 (r) 4 280 167,3 ~ 12 -
Caliban XVI 1997 579 (r) 7 230 282,9 96 -
Stephano XX 1999 675 (r) 8 002 309,2 ~ 20 -
Trinculo XXI 2001 758,1 (r) 8 571 335,3 ~ 10 -
Sycorax XVII 1997 1 289 (r) 12 179 475 190 -
Margaret XXIII 2003 1 695 14 345 561,3 ~ 12 -
Prospero XVIII 1999 1 992,8 (r) 16 418 630 30 -
Setebos XIX 1999 2 202,3 (r) 17 459 688,8 30 -
Ferdinand XXIV 2001 2 823,4 (r) 21 000 821,6 ~ 12 -

NEPTUNE

Nom Année de découverte Période de révolution sidérale (jours)
(r) = dans le sens rétrograde
Demi-grand axe de l'orbite Diamètre (km) Densité
(eau = 1)
(103km) (en rayons de la planète)
Naïade III 1989 0,294 48,23 1,95 96×60×52 -
Thalassa IV 1989 0,311 50 2,02 108×100×52 -
Despina V 1989 0,335 53 2,12 180×148×128 -
Galatea VI 1989 0,429 62 2,5 204×184×144 -
Larissa VII 1989 0,555 74 2,97 216×204×168 -
Proteus VIII 1989 1,122 118 4,75 440×416×404 -
Triton I 1848 5,877 (r) 355 14,33 2 707 2,05
Néréide II 1949 360,1 5 513 222,67 340 -
S/2002 N1   2002 1 874,80 (r) 15 686 633,4 120 -
S/2002 N3   2002 2 982,30 20 857 911,8 76 -
S/2002 N2   2002 2 918,90 22 452 906,6 96 -
S/2002 N4   2002 8 863,1 (r) 47 279 1 880,50 120 -
Psamathe   2003 9 136,1 (r) 46 738 1 887,3 76 -
S/2004 N 1   2013 0,9362 105,2 4,25 16 -

PLUTON

Nom Année de découverte Période de révolution sidérale (jours)
(r) = dans le sens rétrograde
Demi-grand axe de l'orbite Diamètre (km) Densité
(eau = 1)
(103km) (en rayons de la planète)
Charon I 1978 6,3872 19,6 17 ~ 1 207 ~ 1,7
S/2005 P2   2005 25,5 49,5 43    
S/2005 P1   2005 38,2 64,7 56,3