Japet, la lune yin-yang de Saturne
Japet est la troisième plus grande lune de Saturne, avec 1 469 km de diamètre, et l'un des objets les plus étranges du Système solaire. Un hémisphère est noir comme du charbon, l'autre blanc comme de la neige fraîche, un contraste que Jean-Dominique Cassini a déduit dès 1671 sans jamais le voir. La sonde Cassini a ajouté deux énigmes : une crête montagneuse haute d'une vingtaine de kilomètres par endroits, qui suit l'équateur, et une forme aplatie héritée d'une époque où la lune tournait bien plus vite.
Sommaire
Une lune qui disparaît
Cassini découvre Japet en octobre 1671 et remarque bientôt une bizarrerie : il ne la voit que lorsqu'elle se trouve à l'ouest de Saturne. Quand elle passe du côté est, elle disparaît de sa lunette. Il en conclut, à juste titre, que Japet tourne toujours la même face vers Saturne et que l'un de ses hémisphères est beaucoup plus sombre que l'autre. Des décennies plus tard, avec un meilleur instrument, il finit par l'apercevoir aussi du côté est, sous la forme d'un point bien plus faible.
John Herschel la baptise en 1847 d'après Japet, le Titan père d'Atlas et de Prométhée. Sa faible densité, à peine supérieure à celle de l'eau, montre qu'elle est surtout faite de glace, avec une part modeste de roche.
La face sombre : Cassini Regio
La région sombre, baptisée Cassini Regio, recouvre l'essentiel de l'hémisphère avant, celui qui fait face au sens du déplacement de Japet sur son orbite. Elle ne renvoie que 3 à 5 % de la lumière reçue, contre 50 à 60 % pour l'hémisphère arrière et les pôles. Le radar et les images à haute résolution ont montré que la matière sombre ne forme qu'un mince dépôt, sans doute pas plus de quelques dizaines de centimètres, sur de la glace claire.
L'explication, établie en détail par les scientifiques de Cassini en 2009 et 2010, combine deux étapes :
- Une poussière venue d'ailleurs. Japet balaie une fine poussière sombre qui spirale vers l'intérieur depuis l'immense anneau de Phœbé, formé de débris arrachés à la sombre lune lointaine Phœbé. Cette poussière se dépose surtout sur l'hémisphère avant, qu'elle assombrit légèrement.
- Un emballement thermique. Japet tourne si lentement (un tour en 79 jours) que ses terrains cuisent au soleil pendant des semaines. Les zones assombries absorbent davantage de chaleur : leur glace se sublime lentement et va se recondenser sur les zones plus claires et plus froides. Celles-ci deviennent encore plus claires et plus froides, tandis que les zones sombres perdent leur glace et s'assombrissent en se réchauffant. Cette ségrégation thermique transforme un léger contraste en l'extraordinaire motif yin-yang observé aujourd'hui.
La teinte rougeâtre de la matière sombre rappelle celle de Phœbé et du fond des cratères d'Hypérion, ce qui plaide pour une origine commune dans le système externe.
La crête équatoriale
Le 31 décembre 2004, les images de Cassini révèlent une structure que personne n'avait prévue : une crête qui suit l'équateur sur environ 1 300 km, large d'une vingtaine de kilomètres et haute par endroits d'environ 20 km, plus de deux fois l'altitude de l'Everest. Elle donne à Japet un air de noix. Sur certaines portions, elle se fragmente en pics isolés.
Son origine reste l'une des énigmes de la géologie planétaire. Les principales hypothèses :
- Un anneau effondré. Les débris d'un ancien impact, ou d'une petite lune disparue, auraient formé un anneau autour de Japet, qui serait retombé en s'empilant le long de l'équateur.
- La tectonique du ralentissement. En freinant la rotation de Japet, les marées auraient obligé son bourrelet équatorial à se réajuster, plissant la croûte.
- Une convection ou une remontée interne concentrée par la forme de la lune.
Chaque scénario se heurte à des difficultés, et aucun n'est confirmé.
Un bourrelet figé et une orbite inclinée
Japet est nettement aplatie : environ 1 492 km à l'équateur contre 1 424 km d'un pôle à l'autre. Un tel aplatissement correspondrait à une rotation d'environ 16 heures, et non de 79 jours. L'explication probable : Japet tournait vite au début de son histoire, puis s'est refroidie et rigidifiée assez tôt pour figer cette forme, avant que les marées ne la ralentissent jusqu'à la rotation synchrone. Ce scénario suppose un réchauffement précoce, sans doute par des éléments radioactifs à courte durée de vie comme l'aluminium 26, ce qui renseigne sur l'époque de sa formation.
Son orbite est tout aussi singulière. Japet est la plus lointaine des grandes lunes et la seule dont l'orbite soit fortement inclinée, d'environ 15 degrés sur l'équateur de Saturne. C'est donc la seule grande lune d'où l'on verrait bien les anneaux par-dessus. Arthur C. Clarke a d'ailleurs placé sur Japet la porte des étoiles extraterrestre de son roman 2001 : l'Odyssée de l'espace (1968), bien avant que l'on connaisse sa crête (Saturne dans la science-fiction).
Cratères et glissements de terrain
La surface de Japet est ancienne et densément cratérisée, avec plusieurs bassins de plusieurs centaines de kilomètres, dont le plus grand, Turgis, mesure environ 580 km. Cassini y a aussi découvert d'immenses glissements de terrain sur les parois abruptes de ces bassins, qui ont parcouru des distances considérables : la glace y glisse avec un frottement étonnamment faible.
Exploration
Voyager 2 a fourni en 1981 les premières vues détaillées de la surface bicolore de Japet. Cassini n'a effectué qu'un seul survol rapproché, le 10 septembre 2007, à environ 1 600 km : le seul passage de près de ses 13 années de mission auprès de cette lune lointaine. Il a livré les meilleures images de la crête et de la frontière entre terrains sombres et clairs.
Questions fréquentes
Pourquoi Japet a-t-elle deux couleurs ?
La poussière sombre de l'anneau de Phœbé se dépose sur l'hémisphère avant de Japet. La glace assombrie absorbe davantage de lumière solaire, se réchauffe et cède sa glace aux zones claires plus froides : un emballement qui rend une face très sombre et l'autre très claire.
Qu'est-ce que la crête de Japet ?
C'est une chaîne de montagnes d'environ 1 300 km de long et jusqu'à 20 km de haut environ, qui suit l'équateur de la lune. Découverte par Cassini en 2004, son origine n'est toujours pas expliquée.
Peut-on voir Japet au télescope ?
Oui. Japet varie d'environ la magnitude 10 près de son élongation ouest à la magnitude 12 près de son élongation est : un petit télescope permet de suivre ses changements d'éclat au fil de son orbite de 79 jours.
À quelle distance de Saturne se trouve Japet ?
Japet orbite à environ 3,56 millions de km de Saturne, près de trois fois plus loin que Titan.
Sources
- NASA Science : Japet
- Spencer, J. R., Denk, T., « Formation of Iapetus' extreme albedo dichotomy by exogenically triggered thermal ice migration », Science 327 (2010)
- Verbiscer, A. J., Skrutskie, M. F., Hamilton, D. P., « Saturn's largest ring », Nature 461 (2009)
- Porco, C. C., et al., « Cassini imaging science: initial results on Phoebe and Iapetus », Science 307 (2005)