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Titan (satellite)

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Titan
Titan multi spectral overlay.jpg
Titan vue en fausses couleurs, la caméra a permis de voir en dessous des nuages.
Diamètre : 5150 km
Masse : 1,345*10^23 kg (134,5 milliards de milliards de tonnes)
Densité : 1,88
Gravité : 0,138 g (83,5 % de la gravité lunaire)
Température : -180°C

Titan, parfois appelé Saturne VI, est un satellite naturel de la planète Saturne, découverte en 1665 par l'astronome Christian Huygens. Cette lune ressemble peut-être à la Terre telle qu'elle était il y a 4 milliards d'années mais en beaucoup plus froid (il fait -180 C°), elle pourrait donc nous apprendre beaucoup de choses sur l'apparition de la vie sur notre planète. Elle possède des lacs et des rivières, mais comme il y fait très froid, c'est du méthane liquide et non pas de l'eau. Il y a aussi des dunes, des montagnes et une atmosphère.

Caractéristiques physiques[modifier]

Avec 5 150 kilomètres de diamètre pour une masse de 134,5 milliards de milliards de tonnes, c'est le deuxième plus gros satellite du système solaire, suivant de près Ganymède. Plus gros que Mercure (4 880 km), sa masse est cependant 2,5 fois plus faible car il est fait de matériaux bien plus légers (moitié roche moitié glace, alors que Mercure a un énorme noyau riche en fer). Il reste cependant minuscule comparé à Saturne, plus de 4200 fois plus massif (par comparaison, la Terre est 81 fois plus massive que la Lune). Titan est malgré tout le satellite le plus massif par rapport à sa planète, mais loin derrière la Lune.

C'est le seul très gros satellite de Saturne : il représente plus de 95% de la masse en orbite autour de la planète (y compris les anneaux, qui ne sont d'ailleurs pas très massifs malgré leur taille immense). Le plus gros satellite après Titan, Rhéa, a une masse qui n'atteint même pas 2% de celle de Titan. Composé pour moitié de glace et pour moitié de roches, Titan est aussi sensiblement plus dense que les autres satellites de Saturne de composition comparable, en raison de la compression gravitationnelle liée à sa masse (les couches supérieures écrasent de leur poids les couches en-dessous d'elles et les compriment, augmentant ainsi la densité).

Même si Titan est près de 1,85 fois plus massif que la Lune, la gravité à sa surface n'est pas plus élevée, elle y est même un peu inférieure. C'est lié au fait que Titan est nettement moins dense que la Lune (1,88 contre 3,34 pour la Lune). En revanche, un hypothétique astronaute sur Titan s'y déplacerait plus difficilement à cause de l'atmosphère très épaisse.

Comme presque tous les satellites du système solaire, Titan présente toujours la même face à sa planète (phénomène bien connu avec notre Lune), on dit que sa rotation est synchrone. Depuis Titan, Saturne apparaît environ onze fois et demie fois plus large que la Lune vue depuis la Terre.

Atmosphère et climat[modifier]

« Cycle du méthane » et autres phénomènes sur Titan : en anglais haze veut dire brume, fog brouillard épais, cloud est un nuage et plume une sorte de nuage léger, river une rivière ou un fleuve. Les autres mots ressemblent à ceux du français.

L'atmosphère de Titan est extrêmement épaisse et massive, pour un monde avec gravité aussi faible. Aucun autre satellite connu dans le système solaire ne possède une telle atmosphère, même si certains comme Triton ou Io possèdent une atmosphère très ténue. Elle est également fortement opaque au rayonnement solaire, puisque seuls 10% environ parviennent à la surface de Titan. Sachant que la haute atmosphère de Titan ne reçoit à la base que 1% de la lumière solaire reçue par la Terre, sa surface reçoit en fait 1000 fois moins de lumière solaire que la surface terrestre. De l'espace (et encore plus depuis la Terre), il est impossible de voir ce qui se trouve à la surface de Titan.

Malgré une gravité sept fois plus faible que sur Terre (un peu moins que la Lune), la pression atmosphérique à la surface de Titan est une fois et demie supérieure à celle de la Terre. La masse totale de l'atmosphère est estimée à environ 1,2 fois celle de la Terre (≈ 6 millions de milliards de tonnes).

La faible gravité de Titan est beaucoup moins efficace pour retenir une atmosphère que la Terre : ainsi, la vitesse de libération est d'environ 2,5 km/s, contre plus de 11 km/s pour la Terre, ce qui veut dire que pour s'échapper de l'attraction de Titan, un objet (quelle que soit sa taille) a besoin d'avoir une énergie cinétique 20 fois moins importante que celle pour s'échapper de l'attraction terrestre. Plusieurs facteurs expliquent que l'atmosphère de Titan ait été si bien préservée : la température très basse fait que les particules s'y déplacent lentement, et Titan est bien protégé par la magnétosphère de Saturne qui, comme la magnétosphère terrestre, dévie les particules de vent solaire qui autrement lui arracheraient de la matière et auraient fini par la lui enlever complètement, comme c'est le cas pour les autres gros satellites.

Tout comme pour l'atmosphère terrestre, le composant principal est le diazote, et dans une proportion encore plus importante (plus de 95%, contre 78% pour la Terre). En revanche, l'oxygène est absent. À la température de Titan (autour de -180° C), l'eau se présente toujours sous forme solide et c'est un autre composé, le méthane (CH4), qui peut se présenter dans les trois états solide, liquide et gazeux (sous une pression égale à l'atmosphère terrestre, le méthane devient liquide à -182,5 °C et gazeux à -162,5 °C). Le méthane sur Titan joue un rôle assez similaire au cycle de l'eau sur Terre, avec des lacs, des cours d'eau, de l'évaporation sous forme de nuages et de la condensation qui donne de la pluie (il y a aussi des volcans qui « crachent » du méthane liquide). Quand il pleut, ce n'est pas comme sur Terre, en raison de la faible force de gravitation de Titan, les gouttes tombent plus lentement, et cette pluie est plutôt visqueuse.

Chose intéressante, la température à la surface de Titan est plus basse qu'en haute altitude. C'est l'inverse de ce qu'on constate sur Terre. On appelle ce phénomène « anti-effet de serre » (le contraire de l'effet de serre bien connu sur notre planète). En effet, la haute atmosphère de Titan absorbe 90% des rayons du Soleil, ce qui la réchauffe, mais la surface n'en reçoit que 10%. De plus, le rayonnement solaire reçu par la surface est en partie réémis vers l'espace sous forme de rayonnement infrarouge (la même chose se passe sur Terre aussi), donc d'énergie thermique (ou chaleur). Cependant, si la haute atmosphère de Titan absorbe très bien les rayons du soleil, elle n'absorbe en revanche pas les infrarouges : ce rayonnement (et cette chaleur donc) sont perdus dans l'espace.

Sur Titan, il y a du vent allant généralement d'ouest en est, il semblerait en fait que l'atmosphère tourne sur elle-même plus rapidement que Titan elle-même. Il y a également une ionosphère (partie de l'atmosphère chargée en électricité), elle se situe à 1000 kilomètres d'altitude, mais une partie de l'atmosphère assez similaire se trouverait à 60 kilomètres d'altitude.

Géologie[modifier]

Vue d'artiste d'un lac de Titan.
Le cratère Ksa visible à gauche de l'image.
La surface de Titan, où l'on peut voir des galets ronds.

Lacs et rivières[modifier]

Les lacs et les rivières de Titan sont fait de méthane liquide à -180 °C.

L'idée qu'il y a des lacs de méthane sur Titan date de 1980, les données de température provenant des sondes Voyager 1 et Voyager 2 montrent qu'il est tout à fait possible qu'il y a du méthane liquide. En 2006, la sonde Cassini détecte des grandes zones lisses et plates, il s'agissait bien de lacs, comme on le pensait déjà depuis plus de 20 ans, ils sont aussi grand que les grands lacs d'Amérique du Nord.

Les données du Cassini montrent qu'il y a de nombreux lacs autour d'une pôle Nord de Titan, autour du pôle Sud, il n'y en a qu'un seul, il se pourrait que ce soit à cause des saisons, les lacs pourraient se déplacer vers le sud ou vers le nord selon la période de l'année (sachant qu'une année saturnienne dure 30 ans, le cycle des saisons sur Titan s'étale également sur 30 ans), cette hypothèse de migration des lacs expliquerait aussi pourquoi l'équateur est aussi sec.

Cratères[modifier]

Quelques cratères d'impacts ont été détectés par la sonde Cassini, ils sont très rares sur Titan, ce qui laisse penser que la surface de Titan est "jeune", c'est à dire qu'elle se recycle avec certaines activités géologiques. Sur Terre, c'est le même cas que sur Titan, l'activité volcanique recycle en permanence la surface, les roches terrestres restent donc récentes, sans volcans, les roches auraient 4,5 milliards d'années. Le cratère de Titan le plus connu se nomme Menrva.

Cryovolcanisme[modifier]

De l'argon-40 (un isotope de l'argon représentant 99 % de l'argon sur Terre) a été détecté dans l'atmosphère de Titan, ça prouve qu'il y a des volcans sur Titan, mais il s'agit de cryovolcanisme, et non pas de volcanisme, comme sur Terre, les volcans crachent de la glace et de l'ammoniac, du méthane sortant d'un cryovolcan a également été détecté. Il semblerait qu'il y a également une activité tectonique car des chaînes de montagnes ont été découvertes.

Autres éléments notables[modifier]

On a observé des dunes à la surface de Titan, elles ressemblent beaucoup à celles que l'on voit sur Terre, certaines des dunes de Titan mesurent 300 mètres de hauteur. Elles se forment quand le sable transporté par le vent s'écrase contre le relief. Avant, on pensait que les zones sombres qui correspondent aux dunes sont des océans d'hydrocarbures, de bitume ou même matière organique.

Quand l'atterrisseur Huygens s'est posé sur Titan, on y voyait pas très loin à cause du brouillard, mais on a observé des pierres arrondies, ce qui prouve qu'il y a de l'érosion.

Possibilité de vie extraterrestre[modifier]

Comme la Terre primitive, mais gelée[modifier]

Titan ressemble étrangement à la Terre, mais il fait beaucoup plus froid, l'eau devient de la glace, et le méthane devient liquide, malgré cette grande différence, cette lune est très proche de la Terre tel qu'elle était il y a des milliards d'années.

Une expérience a été réalisée, le but étant de reproduire les conditions de son atmosphère, à cause des rayons ultraviolets du soleil, des molécules organiques se forment, mais il fait trop froid pour que la vie telle que nous la connaissons apparaisse, mais il est possible qu'il y fasse assez chaud dans 5 milliards d'années, quand le soleil sera devenu une géante rouge, et la vie pourra peut-être apparaître. mais ces conditions ne dureront pas très longtemps.

Un océan sous la glace[modifier]

La structure interne de Titan.

Il est possible que, sous la surface gelée de Titan, il y a un océan souterrain, un océan de ce type pourrait également être possible sur Europe et Encelade. S'il y a un océan sous la surface, il est donc possible qu'il abrite de la vie, même si c'est invérifiable directement (la croute à percer est beaucoup trop épaisse).

Entre 2005 et 2007, la sonde Cassini remarque que, bien que Titan soit en rotation synchrone, il y a des petits changements dans sa période de rotation, ce qui pourrait être la cause d'un océan d'eau liquide. Selon les scientifiques, cet océan ferait 300 kilomètres de profondeur, et aurait de l'ammoniac comme antigel. Il se pourrait aussi que, si cet océan a été exposé à l'atmosphère de Titan, les molécules organiques se soit mélangées à l'eau, et la vie peut ainsi apparaître.

Il y aurait de la glace sous haute pression sous l'océan de Titan, car au delà d'une certaine profondeur, la pression de l'eau est si importante que de la glace se forme, sans qu'il fasse froid.

Une forme de vie exotique ?[modifier]

Sur Terre, la vie est faite à base de carbone et les réactions chimiques du vivant ont lieu dans l'eau, car notre environnement contient toutes ces ressources ; il se pourrait qu'il y ait une forme de vie différente à base de méthane liquide et d'azote sur Titan, simplement parce que ces ressources sont disponibles sur Titan, cela voudrait dire que si la vie sur Terre est faite en grande partie de carbone et d'eau, c'est parce que ces ressources sont fréquentes sur notre planète.

Une cellule hypothétique a été modélisée par ordinateur, que les scientifiques appellent "azotosome". Si cette cellule existe bien dans la nature, elle pourrait faire partie d'une créature capable de supporter le froid extrême de Titan, ces éventuels êtres vivants auraient besoin de méthane liquide, et non pas d'eau, et ne souffriraient pas de la température très basse de cet environnement hostile.

Histoire[modifier]

Découverte[modifier]

Titan a été découverte par l'astronome Christian Huygens le 25 mars 1655, quand il observe Saturne, il remarque un point brillant à côté, il s'agissait de son plus gros satellite, Christian Huygens lui a donné le nom de "Saturni Luna" qui signifie "La lune de Saturne". Le nom "Titan" a été donné par John Herschel (fils de William Herschel, qui a découvert la planète Uranus) en 1847.

Exploration[modifier]

Le lancement de Voyager 1. À noter que la fusée se nomme Titan 3E !
Une maquette de l'atterrisseur Huygens.

La première sonde qui s'est rapprochée de Titan est Pioneer 11, le 1er juillet 1979, elle détermine la température de Titan, et indique qu'il fait beaucoup trop froid pour que la vie, du moins du même genre que sur Terre, soit possible, bien que nous savons aujourd'hui qu'il y a sans doute un océan sous la surface, et que des formes de vies exotiques pourraient y vivre. Pioneer 11 prend aussi les premières images, mais la qualité n'est pas très bonne.

En 1980, la sonde Voyager 1 se rapproche de Saturne et de ses lunes, et rapporte des meilleures images, sa trajectoire est prévue pour se rapprocher au plus près possible de Titan, mais la sonde ne dispose d'aucun instrument pour voir ce qui se passe sous ses nuages. Un peu plus tard, en 1981, c'est la sonde Voyager 2 qui se rapproche de Saturne et ses lunes, dont Titan.

En 2004, la sonde spatiale Cassini, destinée à l'étude de Saturne et ses satellites, atteint enfin sa destination, et confirme la présence de lacs de méthane, la sonde calcule ses dimensions, et montre qu'il y aurait un océan de méthane sous sa surface, mais une étude plus récente confirme qu'il s'agirait d'eau avec de l'ammoniac qui aiderait l'eau à rester liquide.

La sonde Cassini possède un atterrisseur, qui se nomme Huygens en hommage au découvreur de Titan. Elle est conçue pour atterrir (et pour amerrir au cas où elle se poserait dans un lac ou une rivière). Elle a pris des photos de la surface de Titan où l'on pouvait voir des galets ronds. La surface sur laquelle la sonde s'est posée était plutôt molle, sans être liquide, un peu comme de la crème brûlée. C'est le corps céleste le plus éloigné de la Terre sur lequel un engin s'est posé.

Voir aussi[modifier]

Liens internes[modifier]

Liens externes/sources[modifier]

Source : cette page a été partiellement adaptée de la page Titan (lune) de Wikipédia.
Article mis en lumière la semaine du 28 mars 2022.

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