Déimos (lune)

Déimos, en désignation systématique Mars II, est le plus petit et le plus éloigné des deux satellites naturels de Mars (l'autre étant Phobos).

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Déimos
Mars II

Photographie de Deimos prise par l'instrument HiRISE de l'orbiteur de reconnaissance de Mars MRO le 21 février 2009. Les couleurs ont été modifiées.
Type Satellite naturel de Mars
Caractéristiques orbitales
(Époque J2000.0)
Demi-grand axe 23 460 km
Excentricité 0,000 33
Période de révolution 1,262 44 d
(30 h 18 min)
Inclinaison 0,93° (par rapport à l'équateur de Mars)
Caractéristiques physiques
Dimensions 15,0 × 12 × 10,4 km
Masse 1,48 × 1015[1] kg
Masse volumique moyenne 2,2 × 103 kg/m3
Gravité à la surface 0,003 9 m/s2
Période de rotation 1,262 44 d
(Synchrone)
Albédo moyen 0,07
Température de surface ≈233 K
Caractéristiques de l'atmosphère
Pression atmosphérique Aucune
Découverte
Découvreur Asaph Hall
Date de la découverte 12 août 1877
Désignation(s)
Désignation(s) provisoire(s) Mars II

Dénomination

Les noms des deux satellites de Mars proviennent de divinités mineures de la mythologie grecque : Phobos (en grec : Φόϐος / Phóbos, la Peur) et Déimos (Δεῖμος / Deĩmos, la Terreur), les jumeaux que le dieu Arès (Mars dans la mythologie romaine) eut de la déesse Aphrodite. Ces noms (originellement épelés Phobus et Deimus) furent suggérés par Henry Madan, Science Master à Eton, à partir du livre XV de l'Iliade, lorsque Arès appelle la Peur et la Terreur[2].

La désignation systématique de Déimos est Mars II[3].

Caractéristiques physiques

Masse et dimensions
Photographie de Déimos par la sonde Viking 1.

Déimos est un petit corps fortement irrégulier, avec des dimensions de 15 × 12 × 10 km[4] ; comme beaucoup d'objets de cette taille, Déimos possède une forme non sphérique, n'étant pas suffisamment massif pour prendre une forme plus régulière. Il s'agit de l'un des plus petits satellites naturels d'une planète du Système solaire, mais des satellites plus petits sont connus autour de Jupiter, Saturne ou Uranus. Par comparaison, Déimos est trois cents fois plus petit que la Lune, et de taille deux fois plus petite que l'autre satellite de Mars, Phobos.

La masse de Déimos est également faible : 1,476 × 1015 kg[4] (soit un peu moins de 1 500 milliards de tonnes), moins d'un septième de celle de Phobos, et environ 50 millions de fois moins que celle de la Lune. Sa masse volumique est 2,2 g cm−3.

La gravité à la surface de Déimos est très faible (0,004 m s−2) : un homme à sa surface aurait l'impression de ne peser que quelques grammes. Il possède une vitesse de libération de 22 km h−1 (6 m s−1), ce qui permettrait peut-être à cet homme de se mettre en orbite simplement en courant sur sa surface (si c'était possible ! ).

Surface
Surface de Déimos, photographié par la sonde Viking 2 à 30 km de distance ; la couche de régolithe, recouvrant certains cratères, est mise en évidence.

La surface de Déimos est très sombre (son albédo n'atteint que 0,07) et elle est d'une couleur noire rougeâtre. On peut discerner des taches claires, qui seraient causées par de fines particules éjectées lors des impacts de météorites[5]. Sur les images prises par la sonde Viking 2 en 1977, la surface de Déimos semble recouverte d'une épaisse couche de régolithe, qui doit en effacer les reliefs. Des observations menées avec le radiotélescope d'Arecibo en 2005 semblent confirmer la nature de cette couche, et cohérente avec le très faible albédo du satellite, qui est peut-être le plus faible mesuré dans le Système solaire[6]. La couche de régolithe pourrait atteindre 100 m d'épaisseur, et résulterait de la pulvérisation de météorites sur sa surface[4]. On ne retrouve pas cette abondance de régolithe sur Phobos, où la poussière subit une bien plus forte influence des forces de marées de Mars[5].

Toute la surface de Déimos n'est pas connue : seuls 60 % ont été photographiés par des sondes spatiales[réf. nécessaire].

Cratères

Si la densité de cratère est la même que sur Phobos, leurs reliefs sont moins marqués car ils sont partiellement comblés par le régolithe. Seuls deux cratères de Déimos ont été nommés : Swift et Voltaire[7]. Le plus grand mesure 3 km de diamètre, une taille conséquente pour un astre aussi petit[8].

Composition interne

Déimos est trop petit pour posséder une structure complexe, et il serait un simple agrégat de matériaux. Possédant une densité très faible, il pourrait être composé de roche et de glace[5] ou bien être poreux[8].

Sa couleur et sa densité sont proches de celles des astéroïdes de type « C » (chondrites carbonées) que l'on trouve dans la ceinture principale[5].

Orbite
Diagramme montrant les orbites de Phobos et Déimos autour de Mars, à l'échelle.

D'un demi-grand axe de 23 460 km, son orbite est presque circulaire (son excentricité n'atteint que 0,000 33[9]) et faiblement inclinée par rapport à l'équateur de Mars (0,93°). Sa vitesse orbitale moyenne autour de Mars est de 1,35 km s−1.

Situé légèrement au-delà de l'orbite synchrone de Mars (17 000 km), Déimos s'éloigne lentement de la planète.

Comme la Lune ou Phobos, il est en rotation synchrone, présentant toujours la même face à la planète. Sa période de rotation est donc exactement la même que sa période de révolution autour de Mars: 30 heures et 18 minutes.

Origine

La densité de cratères donne un âge entre 2,5 et 3 milliards d'années[8].

Phobos et Deimos ont tous les deux beaucoup de caractéristiques en commun avec les astéroïdes de type C, au niveau du spectre, de l'albédo et de la masse volumique. On a donc imaginé que les deux satellites pouvaient provenir de la ceinture d'astéroïdes et avoir été capturés par Mars. Cependant, les deux lunes sont situées sur des orbites presque circulaires et très peu inclinées par rapport au plan équatorial de Mars, alors qu'on attendrait de lunes capturées qu'elles aient des orbites excentriques et des inclinaisons aléatoires.

Pour expliquer l'orbite circulaire et la faible inclinaison des deux lunes, une autre hypothèse a été avancée, celle d'une co-accrétion. Comme les lunes des géantes gazeuses, Phobos et Déimos se seraient formées en même temps que Mars, à partir d'un disque circumplanétaire laissé en orbite par la formation de la planète. Mais cette hypothèse impliquerait une composition de Phobos et Déimos très proche de celle de Mars, ce qui semble exclu, sauf à supposer que la couleur de surface des lunes soit due à des silicates altérés par les rayons cosmiques[8].

Une troisième hypothèse, aujourd'hui privilégiée[10], fait des deux lunes le résidu d'un impact entre Mars et un objet céleste plus petit : rassemblement des débris en un anneau planétaire, formation d'une douzaine de satellites à partir de l'anneau puis perte de tous ces satellites par effets de marée, à l'exception des deux plus éloignés (voir Origine des satellites de Mars)[11].

Visibilité

Depuis la Terre

À cause de sa petite taille et de son faible albédo, il possède une magnitude apparente de 12,7[12]. Son observation est donc très difficile pour un astronome amateur.

Depuis Mars

Vu depuis Mars, Déimos possède une dimension angulaire d'environ 2,5 minutes d'arc (sa forme est très irrégulière) ce qui rendrait difficile de discerner beaucoup de détails à l'œil nu depuis le sol de Mars. En position de pleine lune, sa luminosité serait à peu près celle de Vénus vue de la Terre. À cause de sa proximité et de la faible inclinaison de son orbite, un observateur doit se trouver entre -82° et +82° de latitude pour l'observer[13].

Vu depuis la surface, il se lève à l'est et se couche à l'ouest. Comme la période de révolution de Déimos n'est que de six heures plus longue que la période de rotation de Mars, il lui faut 2 jours et 16 heures entre le moment où il se lève sur l'horizon et le moment où il se couche. Pendant cette période, il présente deux fois de suite ses phases croissantes et décroissantes.

Transits

Déimos passe en moyenne deux fois par année martienne devant le Soleil quand il est observé depuis un point fixe de Mars[8]. À cause de sa petite taille, il ne peut pas provoquer une éclipse totale et ne couvre environ qu'un pour cent du disque solaire[14]. Il apparaît donc comme un petit point noir traversant le Soleil. Son diamètre angulaire est seulement 2,5 fois plus grand que celui d'un transit de Vénus observé de la Terre.

Le transit de Déimos a été photographié par les deux rovers de la mission Mars Exploration Rover (MER), le pour Opportunity et le pour Spirit depuis le site du Cratère Gusev.

Historique

Supposition

Johannes Kepler pensait que le nombre de satellites autour d'une planète était organisé selon un ordre croissant à partir de la Terre. Ainsi, il suppose que Mars dispose de deux satellites (le double de la Terre), Jupiter quatre (découverts par Galilée), Saturne huit, etc. Cette idée est reprise par Jonathan Swift dans son œuvre Les Voyages de Gulliver publiée en 1726 (ce dernier va jusqu'à donner des périodes de révolution qui se sont révélées relativement proches de la réalité) et Voltaire dans Micromégas en 1752. Cette hypothèse ne se basait sur aucune observation et s'est révélée inexacte, sauf pour Mars où, à ce jour, on ne connaît que deux satellites[15].

Découverte
Asaph Hall en 1899

Plusieurs astronomes, tels que William Herschel, Henri Louis d'Arrest et Edward S. Holden, se mettent à chercher les hypothétiques satellites martiens, mais sans succès[15]. C'est finalement l'astronome américain Asaph Hall le , qui découvre Déimos à l'aide du nouveau télescope de 66 cm de l'observatoire naval des États-Unis[16],[17],[18],[19]. Hall découvre également, quelques jours plus tard, le 18 août, Phobos.

Exploration

Aucune mission spatiale n'a été spécifiquement consacrée à Déimos. En revanche, plusieurs sondes destinées à l'exploration de Mars ont été utilisées pour observer Déimos.

Les premières photographies spatiales de Déimos furent effectuées par la sonde américaine Mariner 9, en 1971. Cette observation ne faisait pas partie du programme initial : Mariner 9 était exclusivement destinée à observer la surface martienne. Lors de son insertion orbitale, celle-ci était masquée par une violente tempête de poussière ; la NASA décida de repousser les observations de Mars ; dans l'intervalle, les deux lunes de la planète furent photographiées[20].

En octobre 1977, l'orbiteur de la sonde américaine Viking 2 s'approcha à plusieurs reprises de Déimos[21], jusqu'à 22 km de distance[22]. Elle obtint des clichés d'une résolution supérieure à 1,5 mètre par pixel[23].

Le 10 juillet 2006, la sonde américaine Mars Global Surveyor photographia Déimos à une distance de 22 985 km, obtenant une image d'une résolution de 95 mètres par pixel[24].

Viking 2 et Mars Global Surveyor sont les deux seules sondes à s'être approchées de manière significative de Déimos ; en 2007, il n'existait aucun projet pour obtenir d'autres clichés détaillés de la surface du satellite. En août 2013, le rover Curiosity en exploration à la surface de Mars photographie l'éclipse de Déimos par Phobos[25].

Références
  1. « Deimos - Overview - Planets - NASA Solar System Exploration », sur NASA Solar System Exploration.
  2. (en) A. Hall, « Names of the Satellites of Mars », Astronomische Nachrichten, vol. 92, no 2187,‎ , p. 47-48 (résumé, lire en ligne).
  3. « Planetary Names: Planet and Satellite Names and Discoverers », sur planetarynames.wr.usgs.gov.
  4. « Mars: Moons: Deimos », NASA - Solar System Exploration (consulté le )
  5. « Deimos (satellite de Mars) », Pioneer-Astro (consulté le )
  6. (en) Arecibo radar observations of Phobos and Deimos, « Busch M. W., et al. », Icarus, vol. 186, no 2,‎ , p. 581-584 (DOI 10.1016/j.icarus.2006.11.003, résumé).
  7. « Deimos Nomenclature: Crater, craters », USGS - Gazetteer of Planetary Nomenclature, (consulté le )
  8. « Les lunes de Mars », nirgal.net, (consulté le ).
  9. (en) Alan Chamberlin, « Horizons Web-Interface », sur ssd.jpl.nasa.gov (consulté le ).
  10. « L’origine des lunes martiennes élucidée ? » (consulté le ), sur le site du CNRS.
  11. (en) Pascal Rosenblatt, Sébastien Charnoz, Kevin M. Dunseath, Mariko Terao-Dunseath, Antony Trinh, Ryuki Hyodo, Hidenori Genda et Stéven Toupin, « Accretion of Phobos and Deimos in an extended debris disc stirred by transient moons », Nature Geoscience,‎ (DOI 10.1038/NGEO2742).
  12. « Deimos - Target Catalogue Information », NASA (consulté le ).
  13. G. Dawidowicz, « Déimos (1re partie) - L'image martienne de la semaine, semaine 17 », planete-mars.com (consulté le ).
  14. Calculé d'après les informations de l'infobox. En effet, depuis la surface de Mars, Déimos a une « superficie » angulaire de (L*l)/D2 = 15*12/(234602) = 3,27 × 10−7 rad2 alors que le Soleil pour le Soleil cette taille atteint (1 392 0002)/((227,8 × 106)2) = 3,73 × 10−5, soit un rapport d'environ 114.
  15. Labrot, « Les lunes de Mars - La découverte », sur Nirgal.net, (consulté le ).
  16. (en) Hall, A., « Observations of the Satellites of Mars », Astronomische Nachrichten, vol. 91, no 2161,‎ , p. 11/12-13/14 (résumé, lire en ligne).
  17. (en) Morley, T. A., « Catalogue of Ground-Based Astrometric Observations of the Martian Satellites, 1877-1982 », Astronomy and Astrophysics Supplement Series (ISSN 0365-0138), vol. 77, no 2,‎ , p. 209-226 (table II, p. 220 : first observation of Deimos on 1877-08-12.32526) (résumé, lire en ligne).
  18. (en) Divers, « Notes: The Satellites of Mars », The Observatory, vol. 1,‎ , p. 181-185 (résumé, lire en ligne).
  19. (en) Divers, « The Discovery of the Satellites of Mars », Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 38, no 4,‎ , p. 205-209 (résumé, lire en ligne).
  20. « Mariner 9 », NASA - National Space Science Data Center (consulté le ).
  21. « Viking 2 Orbiter », NASA - National Space Science Data Center (consulté le )
  22. « Viking 2 », NASA - Solar System Exploration (consulté le ).
  23. « Deimos - Viking 2 Orbiter - High-resolution view of Mars' moon Deimos from 30 km », NASA, (consulté le ).
  24. « Deimos! », Malin Space Science Systems (consulté le ).
  25. « Movie of Phobos and Deimos from Curiosity: super cool and scientifically useful », sur www.planetary.org.

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes


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