gov-civil-vilareal.ptComment faire une lune de Neptune : Frappez une autre lune VRAIMENT fort.
>Neptune est la planète la plus éloignée du Soleil et difficile à étudier. Même s'il est grand, environ 50 000 kilomètres de diamètre, il est tellement loin que les détails peuvent manquer. Bon sang, même y aller, comme nous l'avons fait avec Voyager 2 en 1989, n'a pas résolu tous ses mystères.
Mais cela a fourni des indices pour un grand mystère qui est apparu plus tard : quel est le problème avec l'hippocampe de la petite lune de Neptune ?
Il est une toute petite lune d'à peine 35 km de large, et elle a été découverte par hasard ! Comme les trois autres grandes planètes du système solaire externe, Neptune a des anneaux , ou plus précisément des arcs d'anneaux, comme des morceaux d'anneaux. En 2013, l'astronome Mark Showalter recherchait de tels arcs dans les images de Hubble prises au milieu des années 2000 et utilisait un logiciel intelligent qui remappait les images de sorte que les arcs se déplaçant rapidement apparaissent stationnaires, afin qu'ils puissent être facilement comparés dans différentes images.
Juste parce qu'il a décidé d'appliquer ce même logiciel aux objets à l'extérieur les anneaux, en orbite plus lentement, et Hippocampe sont apparus dans les images. C'est une histoire cool, sur laquelle j'ai écrit à l'époque.
Image Hubble de Neptune (de 2009) insérée à l'échelle avec une image de ses lunes et anneaux beaucoup plus faibles. Crédit: NASA, ESA et M. Showalter (Institut SETI)
L'hippocampe est si petit et faible que Voyager n'a même pas vu lorsqu'il a survolé la planète géante il y a 30 ans (pour être honnête, Voyager ne cherchait pas soigneusement les lunes aussi loin), et apparaît à peine dans les clichés de Hubble. Mais il n'a pas fallu longtemps pour que quelque chose de vraiment étrange se présente : lorsque les astronomes ont calculé ses caractéristiques orbitales, ils ont découvert que son orbite se situait à seulement 12 000 km. à l'intérieur l'orbite de Proteus, une lune beaucoup plus grosse en forme de pomme de terre ronde (ish) d'environ 400 km de diamètre.
C'est un problème, car le système de lunes de Neptune est un gâchis, et était autrefois beaucoup plus compliqué. Une lune qui se forme là où se trouve actuellement Hippocamp ne devrait pas pouvoir exister là-bas.
Voici où les choses deviennent vraiment cool : Hippocamp est peut-être né lorsqu'une comète a frappé Protée difficile , et les débris se sont ensuite rassemblés pour former Hippocamp !
Remontons le temps, oh, disons, de quelques milliards d'années. Neptune s'est probablement formée avec un système de lunes ; la plupart des planètes le font. Mais ensuite, la catastrophe s'est arrêtée : un énorme objet de glace et de roche de le système solaire extérieur erré trop près de Neptune. En quelque sorte - les différentes idées abondent — ce grand corps a été capturé en orbite autour de Neptune. Nous appelons maintenant cet objet Triton, et c'est de loin la plus grosse lune de Neptune avec un diamètre de 2 700 km.
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Une mosaïque de la lune Triton de Neptune créée à partir d'images de Voyager 2 lors d'un survol en 1989. Notez les stries noires près du bas ; preuve d'éruptions de type geyser et de vent. Crédit: NASA/JPL/USGS
Les grands indices que Triton était une lune capturée au lieu de se former avec Neptune est que 1) son orbite est inclinée par rapport à l'équateur de Neptune (les grandes lunes qui se ferment devraient orbiter alignées avec l'équateur de leur planète), et b) son orbite est rétrograde, en arrière par rapport aux autres lunes (et la rotation de Neptune). Les lunes qui se forment avec leurs planètes devraient avoir des orbites progrades, se déplaçant dans la même direction que la rotation de leur planète (en général, cette rotation est dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, vue du nord). Triton est si grand que s'il s'est formé avec Neptune, il a dû se déplacer prograde. Puisqu'il ne le fait pas, il ne doit pas s'être formé avec lui, il doit donc être capturé.
Cet événement a provoqué le chaos dans le système de Neptune. L'orbite de Triton était probablement initialement très elliptique et est devenue plus circulaire avec le temps à mesure qu'elle interagissait gravitationnellement avec Neptune. La physique est un peu compliquée , mais la gravité de Triton augmente les marées à Neptune, ce qui fait que l'orbite de Triton rétrécit et devient plus circulaire au fil du temps (généralement les marées font bouger les lunes vers l'extérieur, mais ce n'est que pour les lunes progrades comme notre propre Lune ; Trtion est rétrograde donc la physique fonctionne dans l'autre sens, et il se déplace vers l'intérieur).
Les orbites et les tailles des lunes de Neptune, y compris ses arcs annulaires. Les orbites de Protée et d'Hippocampe sont extrêmement proches. Crédit: NASA, ESA et A. Feild (STScI)
Au fur et à mesure que Triton s'installait, cela aurait semé le désarroi des lunes intérieures de Neptune. Ces lunes étaient tellement perturbées dans leurs orbites qu'elles se seraient écrasées les unes contre les autres, créant un énorme anneau de débris autour de Neptune. Au fil du temps, cela s'est fusionné en de plus petites lunes autour de Neptune, à l'intérieur des anneaux.
Mais cette histoire de destruction n'est pas tout à fait terminée. Il y a beaucoup de corps glacés au-delà de Neptune, dans une région que nous avons appelée la ceinture de Kuiper, et ils peuvent avoir un impact sur ces plus petites lunes. Il est probable qu'ils aient été frappés et refondus maintes et maintes fois depuis leur formation initiale il y a des milliards d'années.
La seule lune à avoir survécu à ce maelström était Protée. C'est la plus externe et la plus grande des lunes intérieures. En raison de la même danse gravitationnelle qui déplace Triton vers l'intérieur vers Neptune, Proteus (étant prograde) s'éloigne de Neptune.
Mais — et c'est le grand mais — Proteus est à l'extérieur l'orbite d'Hippocamp maintenant. Cette migration vers l'extérieur de Proteus l'aurait déplacé directement à travers l'orbite d'Hippocamp, et cela aurait dû provoquer la collision d'Hippocamp avec Proteus et sa destruction, sa chute dans Neptune et sa destruction, ou son éjection totale du système. Peu importe comment vous le coupez, Hippocamp ne devrait pas être là où il est ! Qu'est-ce qu'il fait là ?
Les astronomes qui ont étudié cela ont trouvé une solution : quelque temps après que Triton soit devenu une lune de Neptune, un objet de la ceinture de Kuiper est entré et a frappé Proteus. Cela a soufflé une énorme quantité de débris, et cette substance s'est fusionnée pour former l'Hippocampe en orbite autour de Neptune à l'intérieur de l'orbite de Proteus. Étant si petit, Hippocampus ne peut pas migrer vers l'extérieur (il ne soulève pas de marées assez grandes sur Neptune), il a donc fini par rester à l'intérieur de l'orbite de Proteus, et c'est ainsi que les choses restent aujourd'hui.
Je dois dire que cela a dû avoir un impact énorme sur Proteus qu'autant de débris feraient une lune de plus de 30 km de diamètre. Cela laisserait tout un cratère…
Une image de la lune de Neptune Proteus, prise par Voyager 2 en 1989. L'énorme cratère Pharos est visible en haut à droite. Crédit: NASA/JPL-Caltech/Kevin M. Gill
… que l'on croit voir ! Lors du passage de 1989 par Voyager 2, il a pris une image de Proteus qui montre un monstrueux cratère nommé Pharos, et c'est un énorme 230 km de large ! Si l'impact avait été beaucoup plus dur, la lune aurait été brisée. En l'état, les débris emportés auraient été très impressionnants. Assez gros pour former une toute autre lune, en fait. Hippocampe.
Ce est tellement cool! J'adore quand une histoire s'enchaîne comme celle-ci. Tout se passe logiquement, même quand cela commence par un fait étrange qui ne correspond pas.
Et je ne peux pas laisser ça sans mentionner quelque chose. Par les pratiques édictées par l'Union astronomique internationale , les lunes de Neptune doivent être basées sur des êtres mythologiques grecs associés à l'eau ou à Poséidon. Triton était le messager de la mer (et fils de Poséidon), par exemple. Protée était aussi un fils de Poséidon dans de nombreux mythes, mais aussi quelqu'un qui pouvait changer de forme à volonté (peut-être lié à l'idée que les conditions de la mer peuvent changer très rapidement).
Cela correspond certainement à ce que nous savons! Ces lunes ont changé de forme à plusieurs reprises, y compris Protée, et ce dernier l'a certainement fait lorsque Pharos s'est formé. C'est une petite coïncidence amusante.
Incidemment, Hippocamp est un monstre marin qui est la moitié supérieure d'un cheval et la moitié inférieure d'un poisson. C'est plus difficile à adapter avec la connaissance moderne de la lune elle-même (elle est trop petite pour discerner sa forme même avec Hubble). Mais c'est quand même chouette.
Je trouve tout cela incroyable. Nous avions l'habitude de penser que le système solaire ressemble maintenant à peu près à ce qu'il a toujours été, mais ces dernières années, nous avons compris que ce n'était vraiment pas le cas. Les lunes vont et viennent, les planètes migrent vers l'intérieur et l'extérieur du Soleil, et les impacts géants non seulement remodèlent ces corps, mais en créent de nouveaux. Ce n'est que sur nos courtes durées de vie que les choses semblent stables. À grande échelle, le système solaire est aussi dynamique et tumultueux que la mer.
