Qui a éclaboussé Iapetus ?

Bien que la lune de Saturne, Iapetus, a été découverte en 1671 par Jean-Dominique Cassini, son comportement était très étrange. Cassini pouvait régulièrement la trouver quand elle était à l’ouest de Saturne, mais quand il l’attendait réapparaitre sur le côté est de celle-ci, elle semblait avoir disparu. Ce n’est quand 1705, que Cassini a finalement observé Iapetus sur le côté est, mais il lui a fallu un meilleur télescope parce que le côté de iapetus présenté à l’est de Saturne était beaucoup plus sombre. Cassini a supposé que cela était dû à un hémisphère de lumière, qui faisait apparaitre Iapetus sous certains angles.

Avec de plus récents télescopes, les raisons de cette face sombre ont fait l’objet de nombreuses recherches. Les premières explications sont venues dans les années 1970 et un récent document résume les travaux accomplis jusqu’à présent sur ce satellite fascinant et qui pourrait s’étendre à l’ensemble du contexte de certaines des autres lunes de Saturne.

Ci-dessous : ces deux images globales de Iapetus montrent la brillante dichotomie sur la surface de cette lune Saturnienne particulière.

Le modèle actuel, de l’apparence inégale de Iapetus, a d’abord été proposé par Steven Soter, l’un des coauteurs de la série cosmos de Carl Sagans. Il proposa, lors d’un colloque de l’Union Astronomique Internationale, que des micrométéorites bombardant une autre des lunes de Saturne, Phoebé, aient dérivé vers l’intérieur et ont été récupérées par Iapetus. Depuis celle-ci conserverait en permanence un côté face à Saturne, ce bord, nommé Cassini Regio, serait continuellement exposé à des particules de poussière qu’elle amasserait. En outre, en 2009, les astronomes ont découvert un nouvel anneau autour de Saturne, suivant l’orbite rétrograde de Phoebé, bien que légèrement à l’intérieur de la lune, en ajoutant à la suspicion que les particules de poussière dérivent vers l’intérieur, en raison de l’effet Poynting-Robertson.

En 2010, une équipe d’astronomes revoyant les images de la mission Cassini ont noté que la coloration avait des propriétés qui ne correspondaient pas à la théorie de Soter. Si le dépôt de poussière était la conclusion du mystère, il était attendu que la transition entre la zone sombre et la lumière serait très progressive, que l’angle, avec lequel elles frappent la surface, deviendrait allongé, étalant la poussière entrante. Toutefois, la mission Cassini a révélé que les transitions étaient étonnamment abruptes. En outre, les pôles de Iapetus sont clairs et si l’accumulation de poussière était aussi simple que Soter l’avait suggéré, ils devraient en être aussi recouverts. Par ailleurs, l’imagerie spectrale de la Regio Cassini a révélé que son spectre est notamment différent de celui de Phoebe. Un autre problème potentiel est que la surface sombre se prolonge au-delà de ce côté de plus de dix degrés.

De nouvelles Explications n’ont pas tardé à être proposées. L’équipe Cassini a suggéré que la transition brutale est due à un effet de réchauffement rapide. Alors que la poussière sombre s’accumule, elle absorbe plus de lumière, la convertie en chaleur et aide à sublimer plus de glace brillante. En retour, cela permettrait de réduire la luminosité globale, augmentant encore le réchauffement et ainsi de suite. Depuis cet effet a amplifié la coloration, il pourrait expliquer la transition plus abrupte. Cette explication a également prédit que la glace sublimée pouvait voyager autour de la face cachée de la lune, se congelant et améliorant la luminosité sur les autres côtés et les pôles.

Les astronomes pensent que Phoebe ne serait pas la seule coupable. Dans le système satellitaire de Saturne, il y a plus de trois douzaines de satellites irréguliers avec des surfaces sombres qui pourraient potentiellement aussi y contribuer, en modifiant la composition chimique.

La nouvelle étude, dirigée par Daniel Tamayo à l’Université Cornell, a analysé l’efficacité avec laquelle diverses autres lunes pourraient produire de la poussière ainsi que la probabilité avec laquelle Iapetus pourrait la récolter. Fait intéressant, les résultats ont montré que Ymir, de 18 km de diamètre, « devrait être un plus important contributeur de poussière sur Iapetus, que Phoebe « .

La dernière difficulté, celle de répandre de la poussière devant la face d’attaque de la lune, est aussi expliquée dans le nouveau document. L’équipe propose que les excentricités dans l’orbite de la poussière lui permettre de frapper la Lune à des angles bizarres, hors de l’hémisphère avant. Ces excentricités pourraient facilement être produites par le rayonnement solaire, même si l’orbite d’origine n’était pas excentrique. L’équipe a soigneusement analysé ces effets et produit des modèles capables de reproduire, exactement, la distribution de poussières.
Le prochain test pour les chercheurs sera de constater si d’autres grands satellites comme Iapetus, ont également montré des signes de dépôts de poussières.

L’étude publiée sur le site de l’université de Cornell :Finding the trigger to Iapetus’ odd global albedo pattern: Dynamics of dust from Saturn’s irregular satellites et disponible au format PDF.