Dioné, la lune de Saturne aux traînées claires
Dioné est la quatrième plus grande lune de Saturne, avec 1 123 km de diamètre : un mélange dense de glace et de roche, connu surtout pour ses terrains à traînées (wispy terrain), des stries claires sur l'hémisphère arrière que Cassini a révélées comme des réseaux de falaises de glace fraîche et de fractures. Des analyses des données de gravité de Cassini publiées en 2016 suggèrent que Dioné, comme sa voisine Encelade, pourrait abriter un océan global d'eau liquide, enfoui à une centaine de kilomètres sous la surface.
Sommaire
Découverte et nom
Jean-Dominique Cassini découvre Dioné à l'Observatoire de Paris en mars 1684, en même temps que Téthys. John Herschel la baptise plus tard d'après Dioné, une Titanide dans certaines généalogies antiques et, chez Homère, la mère d'Aphrodite. Parmi les grandes lunes de Saturne, seuls Titan et Encelade sont plus denses : Dioné possède donc un gros noyau rocheux, qui représente environ la moitié de sa masse, enveloppé d'un épais manteau de glace.
Les terrains à traînées
Lorsque les sondes Voyager photographient Dioné en 1980 et 1981, elles découvrent un hémisphère avant très cratérisé et, sur la face arrière, un réseau de traînées claires et plumeuses sur un fond plus sombre. L'hypothèse dominante est alors celle de givre déposé par des gaz échappés de l'intérieur.
Les images plus nettes de Cassini, à partir de décembre 2004, renversent cette idée. Les traînées sont tectoniques : de longs systèmes de fossés et d'escarpements, les chasmata, dont les parois exposent une glace claire et propre sur des falaises hautes de plusieurs centaines de mètres. Les pentes raides se débarrassant de la poussière sombre qui recouvre les surfaces planes, la glace fraîche reste visible. Les fractures recoupent les cratères : elles se sont formées après une grande partie du bombardement, signe que la croûte de Dioné a été étirée et fissurée par des forces internes à une époque géologiquement plus récente.
Dioné porte aussi une longue crête montagneuse, Janiculum Dorsa, d'environ 800 km. Une étude de la topographie mesurée par Cassini a montré que la croûte s'est affaissée sous le poids de cette crête d'une manière qui suppose une croûte relativement chaude et fine à l'époque de sa formation : un indice de plus de l'activité interne de la jeune Dioné.
Un océan caché ?
En 2016, des chercheurs réanalysent les mesures de gravité de Cassini et la forme de Dioné. Leurs résultats s'expliquent au mieux par une coquille de glace flottant sur une couche liquide : un océan global commençant à une centaine de kilomètres sous la surface, profond peut-être de quelques dizaines de kilomètres, au-dessus du noyau rocheux. Cet océan serait plus profond que celui d'Encelade, et Dioné ne montre aucun panache, mais il aurait pu subsister pendant l'essentiel de l'histoire de la lune grâce au chauffage par effet de marée et à la lente désintégration des éléments radioactifs de son noyau.
La résonance 2:1 entre Dioné et Encelade est au cœur de ce scénario. Pendant que Dioné fait un tour de Saturne, Encelade en fait deux, et ces poussées gravitationnelles régulières maintiennent l'excentricité de l'orbite d'Encelade, donc son chauffage interne. Dioné en reçoit aussi, mais bien moins. Cette conclusion dépend des modèles : l'océan de Dioné est jugé probable par de nombreux chercheurs, sans être confirmé.
Une infime atmosphère d'oxygène
Lors d'un survol en 2010, l'instrument plasma de Cassini détecte des ions d'oxygène moléculaire près de Dioné, preuve d'une exosphère extrêmement ténue. Sa source n'est pas géologique : les particules chargées de la magnétosphère de Saturne et la lumière solaire cassent les molécules d'eau de la glace de surface et libèrent de l'oxygène. Une exosphère semblable entoure Rhéa. Ce gaz est plus de mille milliards de fois moins dense que l'air terrestre au niveau de la mer.
Couleurs et compagnes
Comme les autres lunes moyennes, Dioné est colorée par son environnement : l'hémisphère avant est éclairci par les grains de glace de l'anneau E, la face arrière assombrie et rougie par le bombardement du plasma. Dioné partage son orbite avec deux petites lunes : Hélène, environ 60 degrés devant elle, découverte depuis l'observatoire du Pic du Midi en 1980, et la minuscule Pollux (Polydeuces), environ 60 degrés derrière, repérée par Cassini en 2004 (lunes troyennes).
Exploration
Après les Voyager, Cassini effectue cinq survols ciblés de Dioné entre 2005 et 2015, jusqu'à une centaine de kilomètres de la surface en décembre 2011. Son dernier survol rapproché, en août 2015, fournit les ultimes images à haute résolution et données de gravité. Aucune mission n'est prévue spécifiquement pour Dioné, mais tout retour dans le système de Saturne l'inclurait sans doute.
Questions fréquentes
Que sont les traînées de Dioné ?
Ce sont des réseaux clairs de falaises de glace et de fractures sur l'hémisphère arrière de Dioné. Les images de Voyager évoquaient des dépôts de givre ; Cassini a montré qu'il s'agit de structures tectoniques exposant de la glace fraîche sur des parois abruptes.
Dioné a-t-elle un océan ?
Peut-être. Les données de gravité de Cassini analysées en 2016 s'expliquent au mieux par un océan global à une centaine de kilomètres sous la surface, mais les indices sont indirects et dépendent des modèles.
Quelle est la taille de Dioné ?
Dioné mesure environ 1 123 km de diamètre : c'est la quatrième lune de Saturne par la taille, un peu plus grande que Téthys et plus petite que Japet et Rhéa.
Y a-t-il de l'air sur Dioné ?
Seulement une exosphère d'oxygène extrêmement ténue, détectée par Cassini en 2010 et produite par le rayonnement qui casse la glace de surface. Elle est bien trop raréfiée pour être respirable ou produire une météo.
Sources
- NASA Science : Dioné
- Beuthe, M., Rivoldini, A., Trinh, A., « Enceladus's and Dione's floating ice shells supported by minimum stress isostasy », Geophysical Research Letters 43 (2016)
- Tokar, R. L., et al., « Detection of exospheric O2+ at Saturn's moon Dione », Geophysical Research Letters 39 (2012)
- JPL Photojournal (images de Dioné par Cassini)