LES SATELLITES DE SATURNE

TITAN

SATURNE VI

Les titans sont des géants, enfants d'Uranus et de Gaïa

Découvert par C. Huygens en 1655.

 

CARACTÉRISTIQUES DU SATELLITE

LUNE

Diamètre 5150 3476
Densité (eau=1) 1,88 3,34
Révolution sidérale (jours) 15,94542 29,53055
1/2 grand axe de l'orbite 1 221 830 384 000
Inclinaison de l'orbite (°) 0,33 5,1
Excentricité 0,029192 0,055
Pression atmosphérique (Terre=1) 1,6  
Température (°K) 94 110 à 390
Masse (Kgs) 134,6.1021 73,45.1021
Gravité (ms-2) 1,354 1,62
Période de rotation Synchrone Synchrone
Atmosphère N2, CH4  
Vitesse de libération (km.s-1) 2,65 2,38
Albedo 0,21 0,12
Magnitude 8,28 -12,74
Énergie reçue (W.m-2) 14,93  

On a longtemps cru que Titan était le plus gros satellite du système solaire. Il a fallu attendre les images de voyager pour s'apercevoir qu'en fait, on incluait dans son diamètre l'épaisse atmosphère qui l'entoure. Il a perdu cette première place au profit de Ganymède. Cependant, avec un diamètre de 5150 kms, il dépasse en volume certaines planètes comme Mercure et Pluton

Titan était une des priorité de la mission voyager 1. La sonde s'en est approché à moins de 4000 kms, mais les images transmises alors ne furent pas à la hauteur des espoirs qu'elles avaient suscité. En effet, la surface de Titan est restée invisible aux caméras, car recouverte d'une atmosphère opaque. 
Titan est donc le seul satellite du système solaire à posséder une atmosphère comparable en ordre de grandeur à celle de la Terre.

La pression au sol en est de 1,6 bars (Terre=1), et elle est majoritairement composée d'azote (96%) , mêlé à un peu de méthane (3,6%) et, en faibles proportions, à d'autres gaz organiques, tels  l'éthane, le cyanure d'hydrogène, le dioxyde et monoxyde de carbone. En fait, cette atmosphère, épaisse de 2 à 300 kms, est comparable en maints égards à celle qui existait sur la Terre primitive, avant que les premières formes de vie ne commencent à produire de l'oxygène. Cette abondance de molécules organiques est due aux processus de décomposition du méthane dans les couches supérieures de l'atmosphère sous l'action des rayons du soleil (photons et autres particules très énergétiques, car Titan ne possédant pas de champ magnétique et étant à la limite de celui de Saturne se trouve exposé aux rayons cosmiques). En effet, à une altitude d'environ 250km, l'azote et le méthane réagissent et forment des composés prébiotiques tels que l'acide cyanhydrique (HCN) et le cyanoacétylène (HC3N), eux mêmes précurseurs de l'adénine qui entre dans la composition de l'acide désoxyribonucléique (ADN).(Voir rubrique exobiologie). Elle est de plus en super rotation par rapport au sol, effectuant une rotation complète en 4 jours, contre 16 pour le satellite.

Ces composés organiques alliés au méthane donnent à l'atmosphère cette teinte orange qui rend le sol invisible à l'observation directe. Une des façons de l'observer est donc d'étudier la lumière réfléchie dans l'infrarouge, en particulier à la longueur d'onde de 0,96 microns qui correspond à une fenêtre dans le spectre du méthane.  C'est ce qui a été fait par le télescope spatial Hubble, le télescope Kerk de 10 mètres et les télescopes européens de 3,6 mètres à optique adaptative de la Silla au Chili et à Hawaï.
Les résultats bruts du télescope Kerk ont amené les spécialistes sur une fausse piste, car l'albédo de la surface avait été sous estimé, laissant supposer la présence d'un océan de méthane. En fait, les observations des télescopes de l'ESO alliés à ceux de Hubble ont permis de dresser la première carte en projection Mercator de la surface de Titan. Il s'agit d'une carte d'albédo, et non de relief, bien que ces deux mesures soient liées comme il sera vu.

 

 

 

CARTE DE TITAN 60°N à 60°S EN LATITUDE ET 0° à 360° EN LONGITUDE

S'agissant d'une carte d'albédo, elle traduit la réflectivité du sol. Cependant, la partie blanche évoque des glaces de méthane qui au regard de la température ne peuvent se trouver qu'au delà de 5000 mètres d'altitude (au dessous, la température remonte et le méthane est liquide, voire sous forme de brume épaisse). Il s'agit donc de montagne élevées qui s'opposent aux parties plus sombres, de plaines.

CARTE DE TITAN 50°N à 40°S EN LATITUDE ET 0° à 360° EN LONGITUDE

 

Les zones sombres apparaissent encore trop claires pour constituer des mers. Seules les parties ici représentées en rouge, pourpre et bleu foncé seraient des lacs de méthane. On retrouve les parties claires, neiges de méthane, correspondant aux sommets des montagnes.

L'activité prébiotique de l'atmosphère de Titan aurait du, selon les modèles, consommer tout le méthane qui s'y trouve. Or, ce corps en constitue encore 3,6%. Il existe donc très probablement une "source" de méthane qui maintient cette concentration. On a pensé à priori qu'une mer de méthane recouvrait la majeure partie de la surface du satellite, mais à l'évidence, les cartes récentes infirment cette hypothèse. Deux théories ont été élaborées pour expliquer ce phénomène :
- Un océan de méthane existerait sous la surface de Titan, à l'instar des océans d'eau qui se trouvent sous les surfaces de Europe et de Ganymède pour Jupiter. Il surgirait en surface sous forme de geysers et alimenterait un cryovolcanisme (volcanisme froid) comme il en a été observé sur Triton, satellite de Neptune.
- Une autre hypothèse plus classique évoque la présence de lacs de méthane s'évaporant lentement.

La surface du sol est probablement formée sur une épaisseur de plusieurs mètres d'un mélange de glace et  de goudrons organiques provenant de la chute des composés prébiotiques évoqués précédemment.


La densité relativement élevée de 1,88 traduit une composition de glace d'eau et de roches semblable à celle des autres satellites de Saturne mais qui, sous l'action de la plus forte gravité, se serait différenciée en un noyau rocheux comprimé et des couches concentriques de glaces. Il se pourrait même que ce noyau soit encore actif et génère de la chaleur.

L'extrême intérêt suscité par Titan  a convaincu les scientifiques de lui dédier une mission spatiale à part entière, consacrée à son étude. C'est ainsi qu'en octobre 1997, la sonde Cassini a quitté la terre dans sa direction. Elle atteindra Saturne en juin 2004 et, après s'être mise en orbite en vue d'une cartographie complète du satellite selon le même protocole que celui employé pour Vénus, elle larguera dans l'atmosphère de Titan la capsule Huygens, de conception européenne, qui est prévue pour se poser sur la surface du satellite en novembre de la même année. Le point de contact a d'ailleurs été choisi au vu des images de Hubble, à proximité d'un "continent", à une latitude de 18° nord et une longitude de 208° est (La longitude est approximative et estimée à 11° près, car les vents dont on ignore la force sont susceptibles de dévier la sonde).
De nombreuses expériences, détaillées par ailleurs sur ce site, seront alors effectuées.

 

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