Les lunes de Neptune

Par Sabine Stanley, Ph.D., Université Johns Hopkins

Quelques semaines après la découverte de Neptune, une seule lune a été trouvée en 1846. Bien quUranus et Neptune soient assez similaires dans en termes de composition et de structure, leurs systèmes de lunes sont très différents. On sait maintenant que Neptune a au moins 14 lunes, mais une seule de ces lunes, Triton, est suffisamment grande pour être sphérique. Comparez cela à quatre lunes rondes à Jupiter, sept à Saturne et cinq à Uranus.

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La taille de Triton

En termes de taille, Triton est la septième plus grande lune du Soleil système. Il a près de deux fois le diamètre de Titania (la plus grande lune d’Uranus) mais plus petit que la Lune terrestre; et son diamètre est environ 10% plus petit qu’Europa, la plus petite des quatre lunes rondes de Jupiter. Triton ne mesure quenviron la moitié du diamètre du Ganymède de Jupiter ou du Titan de Saturne. Cependant, Triton est environ 10% plus dense que la lune de Saturne Titan, ce qui suggère une plus grande fraction de roche dans Triton et une plus petite fraction de glace – peut-être de la roche et de la glace.

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Triton, un satellite irrégulier

La glace explique pourquoi Titan et Triton sont beaucoup moins denses que la Lune terrestre. Ce qui rend Triton vraiment extraordinaire par rapport à toutes les autres grandes lunes rondes du système solaire, cest quil sagit dun satellite irrégulier. Cela signifie quil ne sest pas formé à partir dun disque daccrétion entourant Neptune. Au lieu de cela, Triton a été capturé par la gravité de Neptune à un moment donné dans le passé. Nous savons que Triton est une lune capturée parce que son orbite est rétrograde.

Triton est en orbite autour de Neptune dans la direction opposée à celle de Neptune. Cest un signe clé que Triton ne sest pas formé à partir dun disque daccrétion autour de Neptune. Lorbite de Triton est également inclinée denviron 23 ° par rapport à léquateur de Neptune – un autre signe que Triton est un objet capturé.

Doù vient le triton?

Alors, doù vient Triton? Très probablement, il provenait de la ceinture de Kuiper. C’est la région du système solaire juste au-delà de l’orbite de Neptune qui abrite de nombreux autres corps glacés connus de taille similaire à Triton. Le résident le plus célèbre de la ceinture de Kuiper est Pluton. Certains objets de la ceinture de Kuiper, y compris Pluton, sont connus pour avoir des orbites elliptiques qui traversent lorbite de Neptune. Il nest donc pas surprenant que lun de ces objets ait pu avoir une rencontre avec Neptune dans le passé et ait été capturé par la gravité de Neptune.

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Limpact de la capture de Triton sur Neptune

Maintenant, la capture de Triton aurait fait des ravages à la fois sur Triton et sur le système Neptune. Ce nest peut-être pas un hasard si Neptune na pas de lunes sphériques régulières.

Imaginez si Neptune avait à lorigine un système de lunes régulières formées à partir dun disque daccrétion. Ensuite, Triton arrive, et les interactions gravitationnelles entre Triton et ces lunes auraient probablement perturbé leurs orbites: peut-être leur donnant de grandes excentricités ou inclinaisons, les faisant sécraser sur Neptune ou échapper complètement au système de Neptune.

Nereid, une petite lune de Neptune peut en être la preuve. Loin de Nereid a une orbite extrêmement excentrique qui peut être le résultat dinteractions gravitationnelles lors de la capture de Triton.

Ceci est une transcription de la série vidéo A Field Guide to les planètes. Regardez-le maintenant, sur The Great Courses Plus.

Capturing Impact on Triton

Et comment sest passé le vol libre Lobjet de la ceinture de Kuiper à une lune capturée affecte Triton? Depuis sa capture, les forces de marée de Neptune ont agi pour amener la rotation de Triton dans une résonance spin-orbite. Triton garde maintenant un visage vers Neptune à tout moment, tout comme notre Lune le fait avec la Terre, et se déplace sur une orbite très circulaire.

Triton orbite très près de Neptune – environ 10% plus proche que notre Lune orbite autour de la Terre. Et comme Neptune a un diamètre environ quatre fois plus grand que la Terre – étant donné que Triton est environ 20% plus petit en diamètre que la Lune de la Terre – cela signifie que Triton apparaît presque de la même taille dans le ciel depuis la surface de Neptune que la Lune de la Terre le fait pour nous. Il est très inhabituel quune lune irrégulière soit en orbite si près de sa planète hôte.

Prédictions pour lorbite de Triton

Les forces de marée agissant sur Triton si près de Neptune ont deux effets importants sur le lune. Premièrement, les forces de marée modifient l’orbite de Triton.Triton senvole lentement vers Neptune. Les prévisions suggèrent quil atteindra la limite Roche de Neptune dans environ 3,5 milliards dannées. À ce stade, Triton commencera à se séparer des forces de marée écrasantes de Neptune.

Donc, dans quelques milliards dannées, si vous envisagez de déménager à Triton au moment où notre Soleil se transforme en une étoile géante rouge et que notre Terre nest plus habitable, ne soyez pas surpris si vous trouvez un nouveau système danneaux autour de Neptune plutôt que dune lune.

La surface de Triton

Les forces de marée ne tirent pas seulement Triton vers lintérieur. Ces interactions de marée étirent et fléchissent également l’intérieur du Triton, provoquant un échauffement. Cet échauffement a entraîné une activité géologique sur la surface de Triton. Nos meilleures vues de Triton proviennent du survol du Voyager 2. L’approche la plus proche était à 40 000 kilomètres de la lune, et Voyager a pu imaginer 40% de la surface de Triton.

Les 60% restants sont restés un mystère. Mais ces 40% révèlent un monde géologiquement riche et varié. Plus de la moitié de la surface est recouverte dazote congelé. Le reste est une combinaison de glace deau et de dioxyde de carbone congelé – cest de la glace sèche.

Teinte Rose ou Tholins de Triton

La surface a une teinte rosâtre grâce à la présence de composés organiques en surface. Ce sont peut-être des tholins comme nous lavons vu sur la lune Titan de Saturne. Ils peuvent être causés lorsque le méthane est brisé par la lumière du soleil et que ses composants sont ensuite réassemblés en molécules organiques plus grosses.

Cratères et autres changements géologiques sur la surface de Triton

La surface est recouverte de signes de changement géologique, mais il ny a pas beaucoup de cratères sur Triton. Le comptage des cratères indique que la surface de Triton est très jeune, les régions les plus anciennes ayant environ 50 millions d’années. On estime que les régions les plus jeunes ont environ six millions dannées. Pourtant, Triton affiche des crêtes, des creux, des falaises et des plaines volcaniques que nous voyons sur dautres mondes.

Cantaloup comme des formes dans lhémisphère occidental du Triton

Mais il y a aussi un terrain que lon ne voit nulle part ailleurs dans le système solaire. Dans la partie de lhémisphère ouest qui a été imagée, Triton ressemble à un cantaloup! Un motif irrégulier de fosses ou de dépressions, denviron 30 kilomètres de diamètre, et des crêtes de plusieurs centaines de mètres de haut recouvrent la surface ici. À certains endroits, les crêtes rappellent la surface de la lune de Jupiter, Europe, et indiquent le mouvement tectonique de la coquille de glace.

Nous ne savons pas comment le terrain du cantaloup sest formé. Une hypothèse est que les crêtes et les fosses se forment là où des panaches de glace solide plus chaude ont poussé contre la surface, provoquant les zones surélevées entourant les fosses.

Les différents terrains de la région polaire sud de Triton

La région polaire sud de Triton montre un terrain très différent. Ici, nous voyons une calotte glaciaire dazote gelée recouverte de geysers. Ces geysers crachent de l’azote gazeux dans l’atmosphère de Triton. Voyager 2 a même attrapé des éruptions en cours, avec des panaches atteignant huit kilomètres de haut! Ces éruptions dazote placent Triton dans un groupe restreint de mondes du système solaire où nous avons observé des éruptions actives. Les autres sont les lunes de Jupiter Io, qui dégagent du magma riche en soufre; et Europa, qui fait éclater de la glace deau; et la lune de Saturne Encelade qui fait éruption de la glace d’eau; et bien sûr, la Terre, qui fait éruption du magma.

Preuve de vents et de nuages sur Triton

Voyager 2 a également vu des taches de nuages dazote à environ un kilomètre au-dessus de la surface de Triton. Nous avons également des preuves de vents sur Triton. Nous ne pouvons pas mesurer les vents directement, mais les panaches d’azote gazeux des geysers de Triton sont soufflés par les vents.

Les panaches collectent la poussière et les particules organiques de latmosphère, puis sont emportés par le vent et finissent par tomber à la surface. Nous pouvons voir des traînées de cette poussière soufflée par le vent à environ 150 kilomètres des geysers. Et les sentiers sont tous du même côté des geysers, ce qui signifie que nous pouvons même mesurer la direction du vent sur Triton.

Les saisons de Triton

Triton vit également les très longues saisons de Neptune, chacune denviron 40 années terrestres. Comme Triton a une orbite inclinée autour de Neptune, la géométrie fonctionne de sorte que pendant certaines parties de l’année de Neptune, le pôle de Triton pointe vers le Soleil. Cela maintient un hémisphère à la lumière du jour constante et lautre dans la nuit constante. Cest similaire au scénario dUranus et de certaines de ses lunes, mais cela dure encore plus longtemps.

Observations des changements saisonniers sur Triton

Nous avons déjà observé des indices de changements saisonniers sur Triton. Premièrement, la lune semble devenir plus pâle ou moins rouge. Cela peut être dû à de nouvelles couches dazote congelé tombant et recouvrant les tholins à la surface.Il y a aussi des indices que latmosphère devient plus épaisse, peut-être en raison du réchauffement de la surface qui provoque lévaporation de plus dazote.

Les autres lunes de Neptune

Triton et Nereid étaient les seules lunes connues en orbite autour de Neptune jusquà ce que Voyager 2 visite la planète. Voyager a trouvé six autres petites lunes, puis dautres ont été découvertes à laide de télescopes terrestres. Les quatre lunes les plus internes de l’orbite de Neptune dans les anneaux de Neptune peuvent avoir des influences de berger sur le maintien de certains anneaux assez étroits, similaires à ce qui est vu dans certains des anneaux de Saturne et d’Uranus.

Les anneaux de Neptune

Les anneaux de Neptune sont assez sombres, semblables aux anneaux dUranus. Mais les particules qui composent les anneaux de Neptune sont de la poussière de la taille du micromètre plutôt que du ballon de basket aux particules annulaires de la taille d’une maison à Uranus. Cela rend les anneaux de Neptune plus similaires à ceux de Jupiter. La découverte accidentelle des anneaux dUranus à partir détudes doccultation en 1977 est ce qui a motivé les scientifiques à utiliser une méthode similaire pour essayer de trouver des anneaux autour de Neptune.

Mais la détection des anneaux à Neptune sest avérée plus difficile pour les études doccultation. Finalement, le survol de Voyager 2 en 1989 a trouvé de manière concluante cinq anneaux autour de Neptune. Trois des anneaux sont étroits et les deux autres sont beaucoup plus larges.

Questions courantes sur les lunes de Neptune