Hubert Reeves

 

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Ganymède, satellite galiléen de Jupiter

ganymèe

Ganymède, satellite galiléen de Jupiter, est le plus gros satellite de notre système solaire. Il est bien plus gros qu'une planète naine comme Pluton, et même plus gros qu'une planète comme Mercure ... Ganymède s'approche de la taille de Mars ! Comme tous les satellites galiléens, il est soumis à d'importants effets de marée qui ajitent et réchauffent sa structure interne. Ainsi, un important manteau de glace fondue, voire d'eau liquide, se meut en son sein. C'est pourquoi les satellites de Jupiter sont le nouvel Eldorado de la conquête spatiale !

Sommaire

Découverte de Ganymède

Comme les trois autres satellites galiléens, il a été découvert en Janvier 1610 par Galilée.
Son nom, donné par l’astronome allemand Simon Marius, trouve son origine dans la mythologie grecque (idem pour les 3 autres satellites galiléens) où Ganymède, prince de Troie et considéré comme le plus beau des mortels, fut enlevé par Zeus, transformé en aigle, pour en faire son amant et l’échanson des dieux.

Orbite de Ganymède

Ganymède tourne autour de Jupiter à une distance de 1 070 000 km, soit approximativement le triple de Io et le double d’Europe. Il parcourt cette distance en 7.154 jours, à la vitesse de 39 240 km/h. Le satellite entre d’ailleurs en résonance 2 avec Europe et 4 avec Io. Du fait de la forte attraction de Jupiter, Ganymède est lui aussi en rotation synchrone avec sa planète, il lui présente donc toujours la même face, comme Europe et Io. Comme ses congénères, l’orbite de Ganymède est très circulaire (son excentricité n’est que de 0.006) et très peu inclinée (0.195°).

ganymède orbitant autour de Jupiter

L'exploration par l'homme

Le système jovien a été exploré à de nombreuses reprises, d’abord par les sondes Pioneer 10 et 11 (1973 et 1974), puis par les sondes Voyager 1 et 2 (1979) et enfin par la sonde Galileo (1995-2003). Jupiter a aussi été furtivement observée par la sonde Cassini-Huygens lors de son voyage vers Saturne. Mais seule la sonde Galileo a pu faire une étude profonde car elle s’est placée en orbite pendant plusieurs années, alors que les sondes Pioneer et Voyager ont continué leur chemin vers les profondeurs du système solaire, en se contentant de prendre quelques clichés.
Aujourd’hui, on connaît beaucoup d’éléments concernant Ganymède grâce à l’étude minutieuse faite par Galileo. Néanmoins, beaucoup d’interrogations subsistent, car comme souvent en astronomie les découvertes apportent plus de questions que de réponses, notamment sur la structure du satellite …

Ganymède par voyager et galileo

Caractéristiques physiques

Taille

Troisième satellite galiléen de Jupiter, Ganymède est le plus imposant de tous les satellites du système solaire ; il est même plus gros que la planète Mercure, bien que ne possédant que la moitié de sa masse, et surtout bien plus gros que Pluton. Pour mieux se rendre compte de l’importance de ce satellite, il est utile de préciser que sa taille est égale à 41% de celle de la Terre, il est donc même proche de la taille de Mars. Ganymède possède un diamètre de 5262km. Ainsi, si Ganymède orbitait autour du Soleil au lieu de Jupiter, on l’aurait classé parmi les planètes.

comparatif tailels des satellites galiléens

Masse

Ganymède pourrait contenir en son centre un noyau de fer en fusion (probablement mêlé à une petite quantité de soufre), cette matière conductrice expliquerait la présence d’un fort champ magnétique propre à l’astre. La présence d’un noyau ferreux laisserait également à penser que Ganymède était plus chaud par le passé. Pourtant Ganymède est très peu massif compte tenu de sa grande taille (1.482x1023 kg) et peu dense (1.94 g/cm3, eau = 1), ce qui ferait plutôt pencher en faveur d’un noyau rocheux gros comme 50% du globe. La vitesse de libération est de 2.7 km/s et la gravité de surface est de 1.43 m/s², ce qui est faible compte tenu de la grosseur du satellite.

Composition et Structure interne

Un débat subsiste toujours quand au degré de différenciation des couches internes du satellite : Soit les couches sont bien définies, et alors nous aurions à faire avec un noyau (silicaté ou ferreux) recouvert d’un épais manteau silicaté, lui-même revêtu d’une importante couche de glace d’eau. Soit les couches sont mal définies, et alors glace et silicates sont mélangées, ce qui confèrerait à Ganymède une structure homogène. D’après les informations recueillies par Galileo, l’hypothèse d’une structure différenciée a désormais la faveur des scientifiques. On garde également toujours en tête l’hypothèse de la présence d’un océan d’eau liquide sous la croûte de glace.

structure interne de ganymède

Ganymède semble avoir un passé beaucoup plus actif que ce qu’il n’est aujourd’hui. Les scientifiques pensent qu’il était plus chaud par le passé, et qu’il y avait une importante activité tectonique et volcanique, un peu comme sur Io. Aujourd’hui, Ganymède est un astre froid dont l’activité s’est arrêtée, il fait environ -150° en surface.
Les premières structures de la surface sont se formées environ 500 ou 600 millions d’années après la formation de Ganymède (il y a donc 4 milliards d’années). Des terrains clairs se seraient par la suite formés sur d’anciens terrains plus sombres en l’espace de seulement 1 million d’années, il y a 3.5 milliards d’années, probablement en conséquence d’une importante activité tectonique et volcanique. Il est en effet fortement probable que la glace des terrains clairs ait jailli des profondeurs du satellite, se répandant sur la surface sous l’effet d’une tectonique de plaques.

Topographie et relief de surface

Cette activité passée expliquerait que la surface soit ainsi caractérisée par deux types de terrains : des terrains sombres, faits essentiellement de silicates mélangés à de la glace, et probablement très âgés car constellés de cratères ; et des terrains beaucoup plus clairs, faits de glace pure et offrant une grande réflexion à la lumière (albédo = 0.43), et certainement plus jeunes car relativement épargnés par les impacts météoritiques. L’étude des spectres, albédos et couleurs de la surface ont démontré que la surface de Ganymède était composée à 90% de glace d’eau et à 10% de roches silicatées.

cartographie de ganymède

Zones sombres

Les terrains sombres, représentant environ 35% de la surface totale, sont appelés « regio ». Le plus grand, Galileo Regio, fait plus de 3000km de diamètre. Ces régions sombres contiennent beaucoup de cratères, qui sont parfois entourés de grandes raies blanchâtres dont l’origine provient de l’éjection de glace lors de l’impact météoritique. Dans Galileo Regio, on trouve d’ailleurs un système de crêtes concentriques hautes d’une centaine de mètres, dont l’aspect ressemble à la région de Valhalla, sur Callisto. Par contre, les grands cratères n’ont presque aucune altitude, ils sont quasiment plats et d’une couleur plus claire, donc probablement remplis par la glace molle située sous la croûte. On appelle ces restes de cratères des « palimpsestes ».

Outre les cratères, les terrains sombres abritent des crevasses larges de 5 à 10km, longues de plusieurs centaines de kilomètres et profondes de 500m. On appelle ces failles des « furrows ». Bien que leur origine soit toujours inconnue, il est probable que leur apparition soit due à une augmentation de 0.5% du diamètre de Ganymède résultant du processus de différenciation des couches internes.

relief de ganymèdeimpact sur ganymède

Zones claires

Les régions claires sont d’avantage marquées par un vaste ensemble de cannelures et d’arêtes qu’on appelle « sulcus », constituées en grande partie de glace pure et recouvrant les terrains sombres, ce qui renforce l’idée d’une activité tectonique. Ces longues cannelures forment un réseau complexe, dont les structures, véritables fleuves de glace géants, peuvent être longs de plusieurs milliers de kilomètres.
Il n’y a pour l’instant pas d’explication claire sur l’origine d’une telle activité tectonique, mais on peut néanmoins penser que l’effet de marée provoqué par Jupiter et la résonance impliquant la planète, Io, Europe et Ganymède, avec toutes les conséquences en terme de perturbations gravitationnelles que cela implique, y sont pour quelque chose …
On note différents types de terrains au sein de ces zones claires.

Les terrains sillonnés : Ces terrains sont formés d’une juxtaposition de sillons plus ou moins parallèles, et longs de plusieurs centaines de kilomètres. Mais ces sillons peuvent aussi se croiser entre eux se superposer.

sillon sur ganymède

Les terrains lisses : Ce sont des plaines sans aucun relief.
Les terrains réticulés : Ce sont les quadrillages formés par l’entrecroisement des sillons.
Ces terrains clairs sont aussi le siège de quelques cratères à éjectas lobés, comme certains cratères martiens. Leur présence indiquerait que le terrain ai été très peu visqueux lors de l’impact. Ces cratères sont les plus anciens des terrains clairs, leur présence signifie que les terrains clairs ont connu, à la suite de leur formation, une époque de faible viscosité longue d’environ 10 millions d’années. Les autres cratères formés après cette période sont à éjectas non fluidisés. Les cratères à éjectas lobés sont uniquement présents sur les zones claires.

sillons sur ganymède

Champ magnétique

aurores

Comme Io et Europe, Ganymède possède un champ magnétique propre, incorporé dans l’immense champ magnétique de Jupiter. Ce champ magnétique serait notamment produit par la présence d’une matière conductrice à l’intérieur, ce qui accrédite la thèse du noyau ferreux.
Néanmoins, l’étrange légèreté du satellite pose vraiment problème quant à la présence d’un noyau de fer, forcément dense et massif … Il est donc possible que ce champ magnétique soit résiduel, qu’il soit un champ magnétique fossile apparu lors de la formation du satellite. Quoi qu’il en soit, la question reste ouverte, en attendant de futures missions d’explorations …

Composition atmosphérique

Comme les autres satellites galiléens, Ganymède possède une très fine couche atmosphérique. Celle-ci, composée de dioxygène (O2) et de traces d’ozone (O3) est le résultat de la sublimation de la glace présente en surface. 

vue sur jupiter

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