Obéron (astronomie)

Obéron (astronomie)

Obéron (lune)

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Obéron
La meilleure image d'Obéron prise par Voyager 2(24 janvier 1986, NASA)
La meilleure image d'Obéron prise par Voyager 2
(24 janvier 1986, NASA)
Caractéristiques orbitales
Époque J2000.0
Demi-grand axe 583 520 km[1]
Aphélie  ?
Périhélie  ?
Excentricité 0,0014[1]
Période de révolution 13,463234 j[1]
Vitesse orbitale moyenne  ?
Inclinaison 0,058°[1]
Nœud ascendant  ?
Argument du périhélie  ?
Anomalie moyenne  ?
Catégorie Satellite naturel
d'Uranus
Caractéristiques physiques
Dimensions 761,4 ± 2,6 km (0.1194 Terre)[2]
Masse 3,014 ± 0,075 x 1021 (5 046 x 10−4 Terre) kg[3]
Masse volumique 1 63 ± 0,05 x 103 kg/m3[3]
Gravité équatoriale à la surface 0,348 m/s2[4]
Vitesse de libération 0,726 km/s[5]
Période de rotation supposée synchrone[6]
Classification spectrale  ?
Magnitude absolue  ?
Albédo 0,31 (geométrique),
0,14 (Bond)[7]
Température 70–80 K[8]
Atmosphère Pas d'atmosphère
Découverte
Découvreur William Herschel[9]
Date 11 janvier 1787[9]
Désignation(s) Uranus IV

Obéron, également appelé Uranus IV, est le plus éloigné des grands satellites naturels d'Uranus. C'est le deuxième plus grand satellite d'Uranus de par sa taille et sa masse et le neuvième du système solaire en masse. Découvert par William Herschel en 1787, Obéron doit son nom à un personnage de la pièce de Shakespeare Le Songe d'une nuit d'été. Son orbite autour d'Uranus est partiellement située en dehors de la magnétosphère d'Uranus.

Obéron est constitué de glace et de roche en quantités approximativement égales. Le satellite est probablement différentié en un cœur rocheux et un manteau glacé. Une couche d'eau liquide pourrait être présente à l'interface entre le noyau et le manteau. La surface d'Obéron, qui est de couleur rouge foncé, semble avoir été principalement modelée par les impacts d'astéroïdes et de comètes. Il est couvert par de nombreux cratères d'impacts, certains atteignant jusqu'à 210 km de diamètre. Obéron possède un système de canyons dus à l'expansion de son intérieur au début de son évolution. Ce satellite s'est probablement formé à partir du disque d'accrétion qui entourait Uranus juste après la formation de la planète.

Le système uranien n'a été étudié de près qu'une seule fois, par la sonde Voyager 2 en janvier 1986. Voyager 2 a pris plusieurs images d'Obéron, permettant ainsi de cartographier environ 40 % de la surface de la lune.

Sommaire

Découverte

Obéron est découvert par William Herschel le 11 janvier 1787, le même jour que Titania, la plus grande lune d'Uranus[9],[10]. Il signale par la suite la découverte de quatre satellites supplémentaires[11], mais qui se sont révélés être des erreurs d'observation[12]. Durant les cinquante années suivant leur découverte, Titania et Obéron ne seront observées par aucun autre astronome que Herschel[13], bien que la lune puisse en 2008 être observée depuis la Terre avec un télescope amateur haut de gamme[14].

Toutes les lunes d'Uranus sont nommées d'après des personnages des œuvres de William Shakespeare ou d'Alexander Pope. Le nom Obéron est issu de Obéron, le roi des fées dans Le Songe d'une nuit d'été[15]. Les noms des quatre satellites d'Uranus ont été suggérés par le fils de Herschel, John, en 1852, à la demande de William Lassell[16], qui, l'année précédente, avait découvert les deux autres lunes, Ariel et Umbriel[17]. L'adjectif dérivé de Obéron est obéronien.

Obéron fut initialement désigné comme « le deuxième satellite d'Uranus » et, en 1848, reçut la désignation Uranus II par William Lassell[18], bien qu'il ait parfois utilisé la numérotation de William Herschel (où Titania et Obéron sont II et IV)[19]. En 1851, Lassell attribua finalement aux quatre satellites connus des chiffres romains en fonction de leur éloignement de la planète et depuis Obéron est également appelé Uranus IV[20].

Orbite

Obéron est en orbite autour d'Uranus à une distance d'environ 584 000 km. C'est le plus éloigné des cinq grands satellites de la planète[21]. L'excentricité et l'inclinaison par rapport à l'équateur d'Uranus de l'orbite d'Obéron sont faibles[1]. Obéron est en rotation synchrone autour d'Uranus, c'est-à-dire que sa période orbitale et sa période de rotation ont la même durée d'environ 13,5 jours ; sa face en regard de la planète est toujours la même[6]. Obéron sort de la magnétosphère d'Uranus durant une proportion significative de son orbite autour de la planète[22]. Sa surface est donc parfois directement frappée par le vent solaire[8]. L'hémisphère arrière (c'est-à-dire opposé au mouvement orbital) des satellites dont l'orbite est au sein de la magnétosphère de la planète est impacté par le plasma magnétosphérique qui est en rotation avec la planète[22]. Ce bombardement peut conduire à l'assombrissement des hémisphères arrière, comme c'est le cas pour toutes les autres lunes d'Uranus[8]. L'axe de rotation d'Uranus étant très fortement incliné par rapport à son plan orbital, ses satellites, qui sont en orbite sur son plan équatorial, connaissent des cycles saisonniers extrêmes. Les hémisphères nord et sud d'Obéron ont des cycles de 42 ans d'éclairement continu, puis de nuit continue[8]. Tous les 42 ans, lors des équinoxes d'Uranus, le plan équatorial de cette planète se confond avec celui de la Terre. Les lunes d'Uranus peuvent à cette occasion s'occulter les unes les autres, comme par exemple l'occultation d'Umbriel par Obéron qui s'est produite le 4 mai 2007 et dura six minutes[23].

Composition et structure interne

Obéron est la plus grande et la plus massive des lunes d'Uranus après Titania, et le neuvième plus grande lune du système solaire[24]. Obéron a une densité élevée (1,63 g/cm3[3], qui est supérieure à celle des satellites de Saturne par exemple), indiquant qu'il est constitué en proportions à peu près égales de glace d'eau et d'un matériau dense autre que la glace[25]. Ce matériau pourrait être composé de rochers et de composés organiques. Des observations spectroscopiques ont montré la présence d'eau glacée cristalline à la surface du satellite[8]. Les raies d'absorption de la glace sont plus intenses sur l'hémisphère arrière d'Obéron que sur son hémisphère avant. C'est le contraire de ce qui est observé sur les autres lunes d'Uranus, où l'hémisphère avant présente des traces d'eau plus importantes[8]. La raison de cette asymétrie est inconnue, mais elle pourrait être due à l'effet des impacts sur la surface qui est plus importante sur l'atmosphère avant[8]. Les impacts météoritiques ont tendance à éjecter la glace de la surface en ne laissant que les matériaux sombres non-glacés. Bien qu'aucun autre composé n'ait été identifié à la surface, les candidats potentiels pour ce matériau sombre sont des roches, du dioxyde de carbone, divers sels et composés organiques[6][8].

Obéron pourrait être différencié en un noyau rocheux entouré d'un manteau glacé[25]. Si tel est le cas, le rayon du noyau (480 km) serait d'environ 63 % celui du satellite, et sa masse d'environ 54 % celle du satellite, valeurs qui dépendent de la composition du satellite. La pression au centre d'Obéron est d'environ 0,5 GPa (5 kbar)[25]. L'état physique du manteau de glace est inconnu. Si la glace contient assez d'ammoniac ou d'autres antigels, Obéron pourrait posséder une couche océanique liquide à la frontière entre le noyau et le manteau. L'épaisseur de cet océan, s'il existe, serait inférieure à 40 km et sa température d'environ 180 K[25]. Toutefois, la structure interne d'Obéron dépend fortement de son histoire thermique, qui est mal connue en 2009.

Géologie

Obéron en couleur artificielle. Le plus grand cratère dont le fond est sombre est Hamlet.

Obéron est la seconde lune la plus sombre après Umbriel parmi les grands satellites d'Uranus. Sa surface présente un fort effet d'opposition : sa réflectivité diminue de 31 % à un angle de phase de 0 ° (albédo géométrique) à 22 % à un angle d'environ 1 °. Obéron a un très faible albédo de Bond (également appelé albédo global ou albédo planétaire) d'environ 14 %[7]. Sa surface est en général légèrement rouge, à l'exception des jeunes dépôts d'impact, qui sont spectralement neutres (c'est-à-dire gris) ou légèrement bleus[26]. Les hémisphères arrière et avant sont asymétriques : l'hémisphère avant est moins rouge que l'hémisphère arrière car il contient moins de matériaux rouge sombre[27]. La coloration rouge des surfaces pourrait être due au bombardement des surfaces d'Obéron par des particules chargées et des micrométéorites issues du milieu spatial sur des échelles de temps de l'ordre de l'âge du système solaire[27].

Les scientifiques ont identifié deux types de caractéristiques géologiques sur Obéron : les cratères d'impact et les chasmata (canyons)[6]. Les surfaces anciennes d'Obéron sont les plus cratérisées de toutes les lunes d'Uranus. La densité de cratère y approche de la saturation, c'est-à-dire que la formation de nouveaux cratères est contrebalancée par la destruction de cratères plus anciens[28]. Le diamètre des cratères va de quelques kilomètres à 206 kilomètres pour le plus grand cratère connu[29], Hamlet[30]. Beaucoup de grands cratères sont entourés par des éjectas d'impact brillants (des rayons de glace relativement fraîche)[6]. Les planchers des plus grands cratères, Hamlet, Othello et Macbeth, sont composés de matériaux très sombres déposés après leur formation[29]. Une montagne d'une altitude d'environ 11 km a été observée au sud-est sur certains clichés de Voyager. Il pourrait être le pic central d'un bassin d'impact (c'est-à-dire d'un grand cratère d'impact) d'un diamètre d'environ 375 km[31]. La surface d'Obéron est parcourue par un système de canyons, qui sont cependant moins répandus que ceux de Titania[6]. Les canyons sont probablement des failles normales ou des escarpements de faille[32], qui peuvent être anciens ou récents. Les escarpements traversent les dépôts brillants de certains vieux grands cratères ; leur formation est donc postérieure à celle des cratères[33]. Le plus grand canyon d'Obéron est le Mommur Chasma[34].

La géologie d'Obéron a été influencée par deux phénomènes majeurs : la formation de cratères d'impact et le resurfaçage endogène[33]. Le premier processus existe depuis la création d'Obéron et est à l'origine de son apparence actuelle[29]. Le second, le resurfaçage endogène fut actif durant quelques temps suivant la formation de la lune. Ces procédés endogènes étaient principalement de nature tectonique et sont responsables de la formation des canyons, d'immenses craquelures dans la croûte glacée[33]. Les canyons recouvrent une partie des plus anciennes surfaces d'Obéron[33]. Ces craquelures sont dues à l'expansion d'Obéron par un facteur d'environ 0,5 %[33]. Celle-ci se produisit en deux phases, menant à la création des vieux canyons et des jeunes canyons.

La nature des tâches sombres, qui sont majoritairement présentes sur l'hémisphère avant et dans les cratères, est inconnue. Certains scientifiques supposent qu'elles sont d'origine cryovolcanique, telles les maria lunaire[29]. Selon d'autres, les impacts auraient mis au jour du matériel sombre précédemment enfoui sous la croûte de glace pure[26]. Cette dernière hypothèse signifierait qu'Obéron serait au moins partiellement différentiée avec une croûte de glace en surface, tandis que l'intérieur du satellite ne serait pas différentié[26].

Caractéristiques géologiques nommées sur Obéron[35]
Caractéristique Origine du nom Type Longueur (diamètre), km Latitude, ° Longitude, °
Mommur Chasma Mommur (Huon de Bordeaux) Chasma 537 −16.3 323.5
Antoine Marc Antoine Cratère 47 −27,5 65,4
César Jules César 76 −26,6 61,1
Coriolan Coriolan 120 −11,4 345,2
Falstaff Falstaff 124 −22,1 19,0
Hamlet Hamlet 206 −46,1 44,4
Lear Le Roi Lear 126 −5,4 31,5
MacBeth Macbeth 203 −58,4 112,5
Othello Othello 114 −66,0 42,9
Roméo Roméo 159 −28,7 89,4

Origine et évolution

Obéron se serait formé à partir d'un disque d'accrétion ou sous-nébuleuse, c'est-à-dire un disque de gaz et de poussières. Celui-ci aurait soit été présent autour d'Uranus pendant quelques temps après sa formation, soit il aurait créé par l'impact géant auquel Uranus doit son oblicité[36]. La composition précise de la sous-nébuleuse est inconnue, mais la densité relativement élevée d'Obéron et d'autres lunes d'Uranus par rapport aux lunes de Saturne indique qu'elle devait être pauvre en eau[37][6]. Cette nébuleuse aurait pu être composée d'importantes quantités d'azote et de carbone présents sous forme de monoxyde de carbone et de diazote et non pas sous forme d'ammoniac ni de méthane[36]. Les satellites formés dans cette sous-nébuleuse contiendraient moins de glace d'eau (avec du CO et de N2 piégés sous forme de clathrates) et davantage de roches, ce qui expliquerait leur densité élevée[6].

L'accrétion d'Obéron dura probablement plusieurs milliers d'années[36]. Les impacts qui accompagnèrent l'accrétion ont chauffé la couche externe du satellite[38]. La température maximale d'environ 230 K a été atteinte à la profondeur d'environ 60 km[38]. Après la fin de la formation du satellite, la couche sub-surfacique s'est refroidie, tandis que l'intérieur d'Obéron fut échauffé par la décomposition des éléments radioactifs présents dans les roches[6]. La couche refroidie sous la surface s'est contractée, tandis que l'intérieur s'est dilaté. Cela entraîna de fortes contraintes dans la croûte du satellite et provoqua des craquelures. Ce processus qui dura environ 200 millions d'années pourrait être à l'origine du système de canyons visible sur Obéron[39]. Toute activité endogène a cessé il y a plusieurs milliards d'années[6].

L'échauffement initial suite à l'accrétion et la désintégration radioactive des éléments ont sans doute été suffisamment intenses pour faire fondre la glace si un antigel tel l'ammoniac était présent (sous la forme d'hydrate d'ammoniac)[39]. Une fusion importante pourrait avoir séparer la glace des roches et engendrer la formation d'un noyau rocheux entouré d'un manteau de glace. Une couche d'eau liquide (océan) riche en ammoniac dissous pourrait s'être formée à la frontière entre le noyau et le manteau[25]. La température de fusion de ce mélange est de 176 K[25]. Si la température a chuté en dessous de cette valeur, l'océan serait désormais gelé. La solidification de l'eau aurait conduit à l'expansion de l'intérieur, une autre cause possible de la formation des canyons[29]. Néanmoins, les connaissances actuelles sur l'évolution passée d'Obéron restent très limitées.

Exploration

Jusqu'à présent, les seules images disponibles d'Obéron sont des clichés de faible résolution pris par la sonde Voyager 2, qui a photographié la lune lors de son survol d'Uranus en janvier 1986. La distance minimale entre la sonde Voyager 2 et Obéron ayant été de 470 600 km[40], les meilleures images de la lune ont une résolution spatiale d'environ 6 km[29]. Lors du survol d'Obéron, l'hémisphère sud était pointé vers le Soleil et par conséquent l'hémisphère nord était sombre et ne put donc pas être étudié[6]. Aucune autre sonde spatiale n'a visité Uranus et Obéron à ce jour (2009) et aucun mission n'est actuellement prévue.

Annexes

Article connexe

Lien externe

Source

  • (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu d’une traduction de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Oberon (moon) ».

Notes et références

  1. ↑ a , b , c , d  et e  (en)Planetary Satellite Physical Parameters (NASA)
  2. ↑ P.C. Thomas, « Radii, shapes, and topography of the satellites of Uranus from limb coordinates », dans Icarus, vol. 73, 1988, p. 427-441 [texte intégral lien DOI] 
  3. ↑ a , b  et c  R.A. Jacobson, « The masses of Uranus and its major satellites from Voyager tracking data and Earth based Uranian satellite data », dans The Astronomical Journal, vol. 103, no 6, 1992, p. 2068–78 [texte intégral lien DOI] 
  4. ↑ Gravité à la surface déduite de la masse m, de la constante gravitationnelle G et du rayonr : Gm / r2.
  5. ↑ Vitesse de libération déduite de la masse m, de la constante gravitationnelle G et du rayonr : 2Gm / r.
  6. ↑ a , b , c , d , e , f , g , h , i , j  et k  B.A. Smith, « Voyager 2 in the Uranian System: Imaging Science Results », dans Science, vol. 233, 1986, p. 97–102 [texte intégral lien PMID lien DOI] 
  7. ↑ a  et b  Erich Karkoschka, « Comprehensive Photometry of the Rings and 16 Satellites of Uranus with the Hubble Space Telescope », dans Icarus, vol. 151, 2001, p. 51–68 [texte intégral lien DOI] 
  8. ↑ a , b , c , d , e , f , g  et h  W.M. Grundy, « Distributions of H2O and CO2 ices on Ariel, Umbriel, Titania, and Oberon from IRTF/SpeX observations », dans Icarus, vol. 184, 2006, p. 543–555 [texte intégral lien DOI] 
  9. ↑ a , b  et c  William, Sr. Herschel, « An Account of the Discovery of Two Satellites Revolving Round the Georgian Planet », dans Philosophical Transactions of the Royal Society of London, vol. 77, 1787, p. 125–129 [texte intégral lien DOI] 
  10. ↑ William, Sr. Herschel, « On George's Planet and its satellites », dans Philosophical Transactions of the Royal Society of London, vol. 78, 1788, p. 364–378 [texte intégral lien DOI] 
  11. ↑ William Herschel, « On the Discovery of Four Additional Satellites of the Georgium Sidus; The Retrograde Motion of Its Old Satellites Announced; And the Cause of Their Disappearance at Certain Distances from the Planet Explained », dans Philosophical Transactions of the Royal Society of London, vol. 88, 1798, p. 47–79 [texte intégral lien DOI] 
  12. ↑ O. Struve, « Note on the Satellites of Uranus », dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 8, no 3, 1848, p. 44–47 [texte intégral] 
  13. ↑ Herschel, John, « On the Satellites of Uranus », dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 3, no 5, 1834, p. 35–36 [texte intégral] 
  14. ↑ Bill Newton, The guide to amateur astronomy, Cambridge University Press (ISBN 9780521444927) 
  15. ↑ Gerard P. Kuiper, « The Fifth Satellite of Uranus », dans Publications of the Astronomical Society of the Pacific, vol. 61, no 360, 1949, p. 129 [texte intégral lien DOI] 
  16. ↑ W. Lassell, « Beobachtungen der Uranus-Satelliten », dans Astronomische Nachrichten, vol. 34, 1852, p. 325 [texte intégral (page consultée le 2008-12-18)] 
  17. ↑ W. Lassell, « On the interior satellites of Uranus », dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 12, 1851, p. 15–17 [texte intégral] 
  18. ↑ Lassell, W., « Observations of Satellites of Uranus », dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 8, no 3, 1848, p. 43–44 [texte intégral] 
  19. ↑ W. Lassell, « Bright Satellites of Uranus », dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 10, no 6, 1850, p. 135 [texte intégral] 
  20. ↑ Lassell, W., « Letter from William Lassell, Esq., to the Editor », dans Astronomical Journal, vol. 2, no 33, 1851, p. 70 [texte intégral lien DOI] 
  21. ↑ Les cinq grands satellites d'Uranus sont Miranda, Ariel, Umbriel, Titania et Obéron.
  22. ↑ a  et b  Norman F. Ness, « Magnetic Fields at Uranus », dans Science, vol. 233, 1986, p. 85–89 [texte intégral lien PMID lien DOI] 
  23. ↑ M.G. Hidas, « An observation of a mutual event between two satellites of Uranus », dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, vol. 384, 2008, p. L38–L40 [texte intégral lien DOI] 
  24. ↑ Les huit lunes plus massives qu'Obéron sont Ganymède, Titan, Callisto, Io, la Lune, Europe, Triton et Titania. Source : Planetary Satellite Physical Parameters (NASA)
  25. ↑ a , b , c , d , e  et f  Hauke Hussmann, « Subsurface oceans and deep interiors of medium-sized outer planet satellites and large trans-neptunian objects », dans Icarus, vol. 185, 2006, p. 258-273 [texte intégral lien DOI] 
  26. ↑ a , b  et c  P. Helfenstein, « Oberon: color photometry and its geological implications », dans Abstracts of the Lunar and Planetary Science Conference, Lunar and Planetary Sciences Institute, Hoston, vol. 21, 1990, p. 489–490 [texte intégral] 
  27. ↑ a  et b  J.F. Bell III, « Search for spectral units on Uranian satellites using color ration images », dans Proceeding of the Lunar and Planetary Science, Lunar and Planetary Sciences Institute, Hoston, vol. 21, 1991, p. 473–489 [texte intégral] 
  28. ↑ Le nombre élevé de cratères sur Obéron indique qu'il a les surfaces les plus anciennes des lunes d'Uranus. Source : Plescia et al., 1987.
  29. ↑ a , b , c , d , e  et f  J.B. Plescia, « Cratering history of the Uranian satellites: Umbriel, Titania and Oberon », dans Journal of Geophysical Research, vol. 92, no A13, 1987, p. 14,918–32 [texte intégral lien DOI] 
  30. ↑ Oberon: Hamlet
  31. ↑ Jeffrey M. Moore, « Large impact features on middle-sized icy satellites », dans Icarus, vol. 171, 2004, p. 421-43 [[pdf] texte intégral lien DOI] 
  32. ↑ Certains canyons d'Obéron sont des grabens. Source : Plescia et al., 1987.
  33. ↑ a , b , c , d  et e  Croft, S.K. (1989). "New geological maps of Uranian satellites Titania, Oberon, Umbriel and Miranda". 20: 205C, Lunar and Planetary Sciences Institute, Hoston. 
  34. ↑ Oberon: Mommur, Gazetteer of Planetary Nomenclature, USGS Astrogeology. Consulté le 2009-03-06
  35. ↑ Oberon Nomenclature Table Of Contents
  36. ↑ a , b  et c  O. Mousis, « Modeling the thermodynamical conditions in the Uranian subnebula – Implications for regular satellite composition », dans Astronomy & Astrophysics, vol. 413, 2004, p. 373-80 [texte intégral lien DOI] 
  37. ↑ Par exemple, Téthys, une lune de Saturne, a une densité de 0,97 g/cm3, ce qui signifie qu'elle contient plus de 90 % d'eau. Source : Grundy et al., 2006.
  38. ↑ a  et b  Steven W. Squyres, « Accretional heating of satellites of Satutn and Uranus », dans Journal of Geophysical Research, vol. 93, no B8, 1988, p. 8,779-94 [texte intégral lien DOI] 
  39. ↑ a  et b  John Hillier, « Thermal stress tectonics on the satellites of Saturn and Uranus », dans Journal of Geophysical Research, vol. 96, no E1, 1991, p. 15,665-74 [texte intégral lien DOI] 
  40. ↑ E.C. Stone, « The Voyager 2 Encounter With Uranus », dans Journal of Geophysical Research, vol. 92, no A13, 1987, p. 14,873–76 [texte intégral lien DOI] 


Satellites naturels d'Uranus
Cordélia · Ophélie · Bianca · Cressida · Desdémone · Juliette · Portia · Rosalinde · Cupidon · Bélinda · Perdita · Puck · Mab · Miranda · Ariel · Umbriel · Titania · Obéron · Francisco · Caliban · Stéphano · Trinculo · Sycorax · Margaret · Prospéro · Sétébos · Ferdinand
Voir aussi : Uranus · Anneaux d'Uranus
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