Satellites naturels de Mars - Définition

Introduction

Phobos et Deimos

Les satellites naturels connus de Mars, Phobos et Déimos, sont deux petits corps qui orbitent près de la planète, à quelques milliers de kilomètres de celle-ci, et sont peut être des astéroïdes capturés ou bien un seul satellite à l'origine qui se serait disloqué. Ils sont liés à Mars par les forces de marées et montrent toujours la même face dans sa direction.

Histoire des observations

C'est après la découverte des quatre grands satellites naturels de Jupiter en 1610 par Galilée que Johannes Kepler postule que, puisque que la Terre n'en possède qu'un seul, Mars, qui se trouve entre les deux planètes, se doit d'en avoir deux.

Dans la littérature

Dans son roman "Voyage à Laputa" (1727), l'écrivain Jonathan Swift indique l'existence des deux satellites de Mars et il donne même leur période de rotation et leur distance par rapport à la planète.

« Ils [les Laputiens] ont également découvert deux étoiles mineures, ou satellites, qui tournent autour de Mars; la plus intérieure distante de la planète d'exactement trois diamètres, et la plus extérieure de cinq [...]  »

— Jonathan Swift, Gulliver's Travels (Part III, Chapter III)

Les demi-grands axes de Phobos et Déimos, exprimés en diamètres martiens moyens, sont de 1,38 et 3,46, respectivement.Par ailleurs il postule une période de révolution de 10 heures pour la première lune (en réalité 7h 39mn) et de 21 heures pour la seconde (30h 18mn).

En 1752, Voltaire mentionne lui aussi l'existence de ces satellites dans Micromégas.

« ils côtoyèrent la planète de Mars, qui, comme on sait, est cinq fois plus petite que notre petit globe; ils virent deux lunes qui servent à cette planète  »

— Voltaire, Micromégas, chapitre III

Recherche

Plusieurs astronomes ont tenté de détecter des lunes martiennes. Parmi eux on peut citer : William Herschel en 1783, Heinrich Louis d'Arrest en 1862 et 1864 et Edward Singleton Holden en 1875.

Découverte

Asaph Hall

Télescope de 66cm de l'observatoire naval

En août 1877, Mars est en opposition, l'astronome américain Asaph Hall découvre Déimos puis Phobos à l'aide d'un télescope de 26 pouces (66 centimètres) depuis l'observatoire naval des États-Unis de Washington,. Les résultats de ses observations sont publiés dans le Astronomische Nachrichten

En décembre 1876, il s'aperçoit que la durée de rotation de Saturne donnée par les ouvrage de références est fausse, il décide alors de remettre en cause les calculs fondés sur les valeurs fournies par ces ouvrages. Il s'aperçoit ainsi que Arrest avait choisi de négliger l'observation de la zone proche de la planète en utilisant des calculs qui lui indiquait que cette zone n'était pas stable.

Souhaitant, être le seul à être crédité de la découverte, il attend début août, que son assistant Edward Singleton Holden soit invité par Henry Draper de New-York, pour débuter les observations. Il met au point un cache pour masquer l'éclat de Mars dans cette zone proche.

Dans la nuit du 10 août 1877 il est prêt à abandonner, son épouse Angelina Stickne l'encourage à poursuivre ses explorations. La nuit suivante, il distingue un point brillant mais le brouillard l'empêche de poursuivre ses observations. Ce n'est que la nuit du 16 au 17 août qu'il peut reprendre ses travaux.

Le deuxième satellite, Phobos, est lui découvert le 17.

L'annonce publique a lieu le 18 août

Quelques jours après cette annonce, Simon Newcomb tente de revendiquer la paternité de la découverte dans un article du New York Tribune.

Le 28 août Holden, l'assistant de Hall, et Draper annoncent avoir découvert un troisième satellite, puis un quatrième. On s'aperçoit rapidement que ces corps ne sont pas en orbite autour de Mars.

Les satellites ont été originellement nommés Phobus et Deimus suite à une suggestion d'Henry Madan d'après la ligne 119 du chant XV de l'Iliade :

Dans la mythologie grecque, Phobos et Déimos sont les fils du dieu Arès, en grec ancien Φόϐος / Phóbos signifie « peur » et Δεῖμος / Deĩmos « terreur ». Cette dénomination est un jeu de mot sur la polysémie du mot satellite qui peut désigner à la fois un astre (les satellites de la planète) ou bien une personne, un garde du corps (les satellites du dieu).

Pour l'anecdote, Henry Madan, qui était professeur au collège d'Eton, est également le grand oncle de Venetia Burney qui a suggéré le nom de Pluton en 1930.

Observations

Depuis d'autres recherches ont été réalisées pour découvrir des satellites supplémentaires. En 2004 Scott S. Sheppard et David C. Jewitt ont exploré systématiquement la sphère de Hill de Mars hormis la couronne la plus interne, contenant Phobos et Deimos, qui était masquée par la lumière de Mars. Ils n'ont pu trouver de corps dépassant une magnitude apparente de 23.5, ce qui correspond à un rayon de 90m pour un albédo de 0,07

Explorations

Deimos (gauche) et Phobos (droite) vus par Spirit depuis la surface de Mars.

Phobos et Déimos ont été photographiés à de nombreuses reprises par des sondes spatiales dont l'objectif principal était l'exploration de Mars.

La sonde Mariner 7 a fourni involontairement la première image de Phobos en 1969. Il faut attendre la sonde Mariner 9 de 1971 pour des photographie de bonne qualités des satellites, alors que cette observation ne faisait pas parti du programme de la mission. En effet, quand Mariner 9 se place en orbite, la surface Martienne est masquée par une tempête de poussière. La Nasa décide en attendant d'observer les lunes martiennes.

En 1977 Viking 1 et Viking 2 s'approchent respectivement à 100 km de Phobos et à 30 km de Déimos, fournissant les premiers clichés détaillés de leurs surfaces.

Mars Global Surveyor en 1998 et 2003 et Mars Express en 2004 ont également fourni des données sur les satellites.

Les deux seules sondes dédiées à Phobos furent les sondes soviétiques Phobos 1 et Phobos 2 en 1988 ; la première fut perdue sur le trajet entre la Terre et Mars et la seconde retourna 37 images et données avant de tomber en panne.

L'agence spatiale fédérale russe devrait lancer une mission vers Phobos en 2009. Baptisée Phobos-Grunt, elle devrait rapporter des échantillons du satellite. EADS Astrium projette également une mission similaire.