Pandore, la bergère extérieure de l'anneau F
Pandore est une petite lune irrégulière de Saturne, d'environ 81 km de diamètre moyen, qui orbite juste à l'extérieur de l'étroit anneau F, à quelque 141 700 km du centre de la planète. Avec Prométhée côté intérieur, elle a été désignée par les scientifiques de Voyager comme l'une des deux « bergères » de l'anneau F. Cassini a montré que son action sur l'anneau est bien plus discrète que celle de sa partenaire, et que les deux lunes sont liées par une relation gravitationnelle chaotique.
Sommaire
Découverte et nom
Pandore a été découverte sur des images de Voyager 1 prises en octobre 1980, en même temps que Prométhée, par des membres de l'équipe d'imagerie Voyager, parmi lesquels Stewart Collins et Don Carlson. L'étroit anneau F qu'encadrent les deux lunes avait été repéré par Pioneer 11 un an plus tôt, en 1979, et la découverte d'une lune de chaque côté semblait confirmer la théorie selon laquelle de petites lunes confinent les anneaux étroits.
Dans le mythe grec, Pandore est la première femme, façonnée par les dieux. Hésiode raconte dans Les Travaux et les Jours comment elle ouvrit une jarre (devenue plus tard la fameuse « boîte ») et répandit les maux dans le monde, seule l'Espérance restant à l'intérieur. Elle devient l'épouse d'Épiméthée, frère de Prométhée : les noms des lunes Prométhée, Pandore et Épiméthée se répondent donc.
Une bergère, mais discrète
La théorie des bergers, élaborée par Peter Goldreich et Scott Tremaine, veut qu'une lune placée de chaque côté d'un anneau étroit transfère du moment cinétique aux particules et les repousse loin de son orbite, maintenant l'anneau resserré entre les deux. La position de Pandore, à l'extérieur de l'anneau F, cadre avec ce schéma, et elle contribue bien à son confinement.
Les observations de Cassini ont toutefois montré que Prométhée, plus massive et plus proche de l'anneau, produit l'essentiel des structures visibles : traînées, sillons et coudes. L'influence de Pandore est plus faible et plus difficile à isoler, et l'étroitesse de l'anneau F fait aujourd'hui intervenir plusieurs facteurs, dont les résonances de Prométhée et des collisions avec de petits corps qui le traversent. Pandore reste donc une bergère, mais secondaire. Ces interactions sont détaillées dans la page sur les satellites bergers.
Résonances et chaos
L'orbite de Pandore obéit à deux relations. Elle est proche d'une résonance 3:2 avec Mimas, bouclant trois orbites pendant que Mimas en accomplit deux, ce qui perturbe son mouvement. Elle interagit aussi fortement avec Prométhée, les deux lunes étant proches d'une résonance 121:118. Environ tous les 6,2 ans, quand leurs orbites sont le mieux alignées, elles échangent de petites impulsions gravitationnelles.
Ces impulsions répétées rendent le mouvement des deux lunes chaotique sur le long terme : leurs positions ne peuvent être prédites avec précision très loin dans le futur. Le phénomène a été repéré en 1995, lors d'un passage de la Terre dans le plan des anneaux, quand les observations de Hubble ont montré Pandore en avance sur sa position prévue et Prométhée environ 20 degrés en retard.
La surface de Pandore
Pandore est plus cratérisée que Prométhée. Les images les plus rapprochées de Cassini, prises le 18 décembre 2016 à environ 40 000 km, montrent que ses cratères sont adoucis par une couche de matériau fin, ce qui donne à la surface un aspect lisse, presque flou. Des sillons et des crêtes la parcourent également.
Sa densité d'environ 0,5 g/cm³ révèle un corps très poreux, probablement un agrégat lâche de glace. Elle partage cette faible densité avec d'autres lunes des anneaux comme Pan et Atlas.
Pandore dans un voisinage encombré
Entre le bord externe de l'anneau A et le couple coorbital Janus et Épiméthée, sur environ 15 000 km, se succèdent Atlas, Prométhée, l'anneau F et Pandore. Cette zone surpeuplée fait de Pandore un repère précieux pour tester les modèles de dynamique orbitale, de confinement des anneaux et de gravité des petits corps.
Questions fréquentes
Pandore est-elle un satellite berger ?
Oui. Pandore orbite juste à l'extérieur de l'anneau F et contribue à le confiner, mais Cassini a montré que son influence est bien plus faible que celle de Prométhée, la bergère intérieure.
Quelle est la taille de Pandore ?
Pandore mesure environ 104 × 81 × 64 km, soit un diamètre moyen d'environ 81 km, un peu moins que Prométhée.
À quoi ressemble Pandore ?
C'est un corps irrégulier et très cratérisé. Ses cratères sont adoucis par une couche de matériau fin, et des sillons et des crêtes parcourent sa surface.
Pourquoi les orbites de Pandore et de Prométhée sont-elles chaotiques ?
Les deux lunes sont proches d'une résonance 121:118 et échangent des impulsions gravitationnelles environ tous les 6,2 ans. Ces interactions répétées rendent leur mouvement imprévisible à long terme.
Sources
- NASA Science : les lunes de Saturne
- NASA : mission Cassini
- Goldreich, P. et Rappaport, N., « Chaotic motions of Prometheus and Pandora », Icarus 162 (2003)
- French, R. G. et al., « Saturn's wayward shepherds: the peregrinations of Prometheus and Pandora », Icarus 162 (2003)
- Hésiode, Les Travaux et les Jours, vers 54–105