Pendant des années, les chercheurs se sont interrogés sur les origines de Phobos et de son jumeau Deimos. Certains ont suggéré que les lunes seraient d’anciens astéroïdes attirés par la gravité de Mars, car leur composition chimique est similaire à celle de certaines roches de la ceinture principale d’astéroïdes située entre Mars et Jupiter. Cependant, les modèles informatiques simulant ce processus de capture n’ont pas pu reproduire les trajectoires presque circulaires du couple autour de Mars. Une autre hypothèse suggère qu’un impact géant, similaire à celui qui a créé notre Lune, aurait éjecté le duo de la planète rouge; cependant, Phobos a une composition chimique différente de celle de Mars, ce qui rend ce scénario peu probable.
La dernière en date: selon une nouvelle étude préliminaire basée sur des photographies inédites, la lune de Mars, Phobos, pourrait en réalité être une comète (ou au moins une partie d’une comète) qui a été capturée par la gravité de la planète rouge il y a de nombreuses années.
Découvrir exactement comment Phobos est né est l’un des objectifs de la mission d’exploration de Mars (MMX) de l’Agence aérospatiale japonaise, dont le lancement est prévu en 2026. Sonia Fornacière, professeur d’astronomie à l’Université de Paris-Cité et auteur principal de la nouvelle étude, est l’instrumentiste scientifique de la mission MMX. Alors qu’elle et d’autres scientifiques analysaient les images pour affiner la trajectoire prévue du vaisseau spatial, Fornacier est tombée sur des photographies inédites.
Gros plan sur Phobos. Stickney Crater est une grande bosse visible dans le coin inférieur droit. NASA/JPL-Caltech/Université de l’Arizona
Ces plus de 300 images prises par des caméras haute résolution à bord de Mars Express, l’orbiteur de l’Agence spatiale européenne (ESA) qui étudie Mars et ses lunes depuis 2003, documentent magnifiquement les caractéristiques de Phobos. Ceux-ci incluent le cratère Stickney de 9 kilomètres de large (5,6 miles de large), la plus grande caractéristique de Phobos.
Fornacier et ses collègues ont utilisé les images pour analyser l’intensité de la lumière solaire réfléchie par Phobos sous différents angles. Cette technique, appelée photométrie, leur a permis de déterminer la quantité de lumière réfléchie par Phobos lorsque le soleil était directement devant lui ou sous un angle décalé.
Les chercheurs ont découvert que la surface de Phobos ne reflétait pas la lumière de manière uniforme. Certaines régions, comme le bord nord-est du cratère, étaient très réfléchissantes. Mais l’analyse de l’équipe a également montré que dans l’ensemble, la surface de Phobos semblait sensiblement plus lumineuse lorsque le soleil était directement au-dessus de nous. Ce phénomène, appelé explosion d’opposition, est caractéristique de nombreux objets sans air du système solaire. De plus, les chercheurs ont découvert que la surface de Phobos était poreuse, comme du sable. Cela a conduit l’équipe à spéculer que la surface de la lune pourrait être cachée par une épaisse couche de poussière contenant des particules striées dont les ombres disparaissaient lorsqu’elles étaient exposées à la lumière directe.
Mars et ses deux lunes, Phobos et Deimos. NASA/JPL/Université de l’Arizona
Ces deux propriétés sont également des caractéristiques des comètes de la famille Jupiter, qui sont des comètes dont les orbites sont modifiées gravitationnellement par Jupiter. Il s’agit notamment de la comète canard en caoutchouc 67P, que la mission Rosetta de l’Agence spatiale européenne a étudiée de près en 2016. En fait, les propriétés photométriques de Phobos correspondaient presque parfaitement à celles de la comète 67P. Ainsi, l’équipe a conclu que Phobos pourrait être une comète capturée par Mars.
Les conclusions de l’étude ont également des implications pour Deimos. Fornacier a noté que si Phobos était autrefois une comète, alors Deimos pourrait en être une aussi. En fait, sur la base de l’étude, son équipe suggère que ces deux lunes pourraient avoir été combinées en une seule comète bilobée qui aurait été capturée et finalement déchirée par la gravité de Mars. En d’autres termes, les lunes jumelles de Mars pourraient en réalité être les deux moitiés d’un tout.
“Si les lunes martiennes sont effectivement des comètes capturées, cela signifie que les comètes pourraient également être capturées par des planètes telluriques et telluriques”, a ajouté Fornacier. Elle a déclaré que certaines lunes de géantes gazeuses telles que Saturne provenaient probablement de la ceinture de Kuiper, la région en forme de beignet qui s’étend sur le système solaire et d’où proviennent de nombreuses comètes. Cependant, les astronomes n’ont pas encore identifié de « comète lune » pour les planètes telluriques, ce qui fait de Phobos une première potentielle.
Cependant, l’interprétation de la comète pose également des problèmes. Certains paramètres photométriques, comme la fraction de lumière diffusée, ne correspondent pas à ceux des comètes. Quoi qu’il en soit, a déclaré Fornacier, une modélisation dynamique prenant en compte le mouvement des objets célestes, notamment Mars et Phobos, aidera l’équipe à déterminer la probabilité d’une telle capture de comète. En fin de compte, cependant, le programme MMX, qui échantillonnera physiquement des fragments de Phobos, est probablement le meilleur espoir de résoudre les sombres origines de cette mystérieuse lune.
Version 2021: les lunes de Mars, Phobos et Deimos, pourraient être issues des restes d’une lune plus grande qui tournait autrefois autour de la planète rouge.
Bien que leurs formes déformées et leurs surfaces de cratères suggèrent qu’il s’agissait d’astéroïdes pris dans l’attraction gravitationnelle de Mars, des études antérieures avaient remis en question ce scénario en raison des orbites presque circulaires des lunes autour de l’équateur de la planète rouge. Si ces lunes étaient effectivement des astéroïdes capturés, des simulations informatiques ont montré qu’elles auraient probablement des orbites plus irrégulières, rapporte la revue Nature Astronomy.
Les chercheurs ont donc également proposé une autre idée: Phobos et Deimos pourraient s’être formés à partir d’un disque de roche et de poussière qui aurait pu graviter autrefois autour de Mars nouveau-né. Cependant, ce scénario comporte son propre ensemble de problèmes.
Par exemple, pour former deux lunes de cette taille et de cette distance de Mars, des recherches antérieures suggéraient qu’un disque grand et massif serait nécessaire. Avec un tel disque, la formation “d’une lune plus grande est beaucoup plus probable, semblable à la lune de la Terre”, a déclaré l’auteur principal de l’étude, Amirhossein Bagheri, chercheur en sciences planétaires à l’École polytechnique fédérale de Zurich.
De plus, des recherches antérieures ont suggéré qu’un tel disque de formation de lune résultait probablement d’un impact cosmique qui a également créé le bassin géant Borealis dans les basses terres du nord de Mars, qui couvre les deux cinquièmes de la surface de la planète rouge. Cependant, Bagheri a noté que l’impact qui a formé ce bassin se serait produit au tout début de la formation du système solaire. Si Phobos était si vieux, alors, d’après ce que les chercheurs savent de son orbite, “il aurait déjà dû tomber sur Mars et nous ne serions pas en mesure de le voir aujourd’hui”, a-t-il noté.
Phobos et Deimos, les lunes de Mars, ont été repérées par la sonde Mars Odyssey en 2018. De nouvelles recherches suggèrent que ces lunes sont les restes d’une plus grande lune martienne détruite. NASA/JPL-Caltech/ASU/SSI
Bagheri et ses collègues ont également avancé une nouvelle théorie selon laquelle Phobos et Deimos proviendraient des restes de la lune détruite.
Les scientifiques ont analysé les dernières données sur Mars, Phobos et Deimos, y compris les données sismiques martiennes de l’atterrisseur InSight de la NASA, pour voir comment ces corps ont pu évoluer au fil du temps. Ils ont découvert que les orbites des lunes pourraient s’être croisées il y a seulement 1 à 2,7 milliards d’années, ce qui suggère que leur ancêtre était une lune plus grande qui s’est désintégrée, probablement à cause d’un impact géant.
“Je trouve l’idée que Mars avait autrefois une lune plus grande qui a été frappée par l’un des nombreux objets volant vers elle assez excitante et surprenante”, a déclaré Bagheri.
Les débris restants de cet impact pourraient pleuvoir sur la planète rouge. “La surface de Mars est jonchée de cratères d’impact, et on estime que beaucoup d’entre eux sont âgés dans la période que nous calculons pour l’événement de destruction de la lune précédente”, a déclaré Bagheri.
Les scientifiques ont noté que tandis que Deimos s’éloigne très lentement de Mars, Phobos continue sa spirale vers la planète rouge. Ils ont suggéré qu’elle entrerait probablement en collision avec Mars ou serait déchirée par son attraction gravitationnelle dans 39 millions d’années.
Bagheri a déclaré que les recherches futures pourraient en apprendre davantage sur cette lune théorique en examinant de plus près Phobos et Deimos. Il a noté que de nouvelles informations pourraient être tirées de la prochaine mission d’exploration de la lune martienne de l’agence spatiale japonaise, qui vise à collecter des échantillons de Phobos.
Version 2018: Phobos et Deimos ont été formés par un impact géant avec Mars elle-même, ce qui est tout à fait logique compte tenu de leurs trajectoires orbitales. Mais cette explication ne correspond pas tout à fait : ces deux minuscules lunes semblent incroyablement sombres, comme une certaine classe d’astéroïdes riches en carbone, ce qui suggère qu’elles sont nées dans la ceinture d’astéroïdes, ont volé trop près de Mars et ont été piégées par la gravité de la planète. Phobos mesure environ 22 km de large et Deimos mesure 13 km de large.
“C’était amusant pour moi de tester certaines des idées existantes en utilisant un ancien ensemble de données qui avait été sous-utilisé”, a déclaré l’auteur principal Tim Glotch, géologue à l’Université Stony Brook de New York, dans un communiqué publié par l’American Geophysical Union, qui publie la revue , qui a publié la nouvelle étude, rapporte le Journal of Geophysical Research: Planets.
Cet ancien ensemble de données a été collecté en 1998 par Mars Global Surveyor de la NASA, qui a mesuré la signature thermique de Phobos, la plus grande des deux lunes martiennes. Glotch et ses collègues ont comparé ces données avec celles d’une série de roches terrestres et d’un minuscule morceau de météorite collectés près du lac Tagish, dans l’ouest du Canada. Les scientifiques pensent que cette météorite s’est détachée du même type d’astéroïde que celui qui aurait formé les lunes.
Phobos est la plus grande des deux petites lunes de Mars et porte les marques de milliers d’années de petits impacts. NASA/JPL-Caltech/Université de l’Arizona
Mais il s’est avéré que les anciennes données sur Phobos ne correspondaient pas très bien à la météorite Tagish. “En fait, ce qui correspond le plus à Phobos, ou au moins une des caractéristiques du spectre, est le basalte broyé, qui est une roche volcanique courante et constitue la majeure partie de la croûte martienne”, a déclaré Glotch dans votre déclaration.
“Cela nous amène à penser que Phobos pourrait être un vestige d’un impact survenu au début de l’histoire martienne”, a-t-il déclaré. Cet ancien matériau martien peut s’être mélangé à d’autres matériaux d’impact.
Si l’équipe de recherche a raison, cette idée éliminerait une prétendue faille dans la théorie de l’impact géant sur la formation de la lune martienne. Et, fort heureusement, les scientifiques n’auront peut-être pas besoin de rassembler davantage de données datant d’il y a dix ans pour répondre à cette question.
En 2022, le vaisseau spatial européen Mars Express a exploré plus profondément que jamais les entrailles de la lune martienne Phobos et a découvert des traces de structures inconnues qui pourraient être des indices sur l’origine du satellite.
Mars Express, un vaisseau spatial actuellement en orbite autour de Mars depuis 19 ans, s’est approché à moins de 83 kilomètres de Phobos le 22 septembre 2022 et a pu sonder sous la surface de la Lune à l’aide d’un logiciel mis à jour sur son instrument MARSIS (Mars Advanced. Radar pour le sondage souterrain et ionosphérique).
Comprendre la structure interne de Phobos pourrait être la clé pour résoudre le mystère de son origine. “Nous en sommes encore aux premiers stades de notre analyse, mais nous avons déjà vu des signes possibles de caractéristiques jusque-là inconnues sous la surface lunaire”, a déclaré Andrea Cicchetti, membre du groupe scientifique MARSIS à l’INAF, l’Institut national italien de recherche. Astrophysique, dans un communiqué.
Gros plan sur la lune martienne Phobos. ESA/DLR/FU Berlin
Mars a deux lunes nommées Phobos et Deimos, d’après les dieux de la «peur» et de la «panique» dans la mythologie grecque. Contrairement aux principales lunes de notre système solaire, Phobos et Deimos sont minuscules, mesurant respectivement 16,7 miles (27 kilomètres) et 9,3 miles (15 kilomètres) de diamètre. Ils ont une composition similaire à celle des astéroïdes carbonés de type C et ont également une forme irrégulière comme des astéroïdes, ce qui laisse penser qu’il s’agit en fait d’astéroïdes malveillants capturés par la gravité de Mars. Cependant, les orbites de Phobos et Deimos autour de la planète rouge sont au-dessus de l’équateur de Mars, et les deux orbites sont extrêmement circulaires, ce qui suggère qu’elles se sont formées autour de Mars. S’ils étaient capturés, on s’attendrait à ce qu’ils aient des orbites plus elliptiques dans différents plans.
“La question de savoir si les deux petites lunes de Mars sont des astéroïdes capturés ou sont constituées de matériaux arrachés à Mars lors de la collision reste ouverte”, a déclaré Colin Wilson, un scientifique travaillant sur la mission Mars Express de l’Agence spatiale européenne, dans le même communiqué.
MARSIS comprend une antenne de 40 mètres qui rayonne des ondes radio basse fréquence jusqu’à la surface. La plupart des ondes radio sont réfléchies directement depuis la surface, mais certaines pénètrent plus profondément, où elles rencontrent des transitions entre des couches de composition et de structure différentes et sont réfléchies par ces frontières. Plus la réflexion dans le «radargramme» résultant est forte, plus le signal radio renvoyé est brillant.
Le radargramme du chemin étroit sur Phobos montre une ligne lumineuse divisée en deux, respectivement étiquetées A – C et D – F. La section A-C a été capturée à l’aide de l’ancien logiciel MARSIS pour comparaison avec D-F, qui utilise le nouveau logiciel et montre beaucoup plus de détails. La principale ligne brillante est un reflet de la surface de Phobos, mais en dessous il y a des traces de lignes plus faibles qui pourraient simplement être du bruit ou du «fouillis» provenant d’éléments à la surface, mais elles pourraient également être causées par des structures situées sous la surface.
“Radargram” reçu par MARSIS lors de son survol de Phobos le 23 septembre 2022. Le radargramme montre des «échos» qui se produisent lorsque le signal radio émis par MARSIS se reflète sur quelque chose et revient à l’instrument. INAF – Institut National d’Astrophysique
MARSIS a été conçu pour explorer l’intérieur de Mars à des distances orbitales supérieures à 155 miles (250 kilomètres), mais une mise à jour logicielle a permis à MARSIS de fonctionner à des distances beaucoup plus proches et d’être utilisé lors de survols rapprochés des lunes.
Une approche encore plus proche de Phobos permettra d’obtenir des radargrammes avec une résolution encore plus grande que celle obtenue ici. Le plan pour les prochaines années est d’exploiter MARSIS jusqu’à 40 kilomètres (24,9 miles) de Phobos.
“L’orbite de Mars Express a été affinée pour nous permettre de nous rapprocher le plus possible de Phobos lors de plusieurs survols entre 2023 et 2025”, a déclaré Cicchetti.
Mars Express n’est pas la seule mission visant Phobos. L’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA) prévoit de lancer le vaisseau spatial Martian Moon eXploration (MMX) en septembre 2024. Semblable à la mission Hayabusa2 de la JAXA visant à récupérer des échantillons de l’astéroïde géocroiseur Ryugu, MMX collectera au moins 10 grammes de régolithe de la surface de Phobos. MMX enverra également un petit rover à la surface avant d’explorer la deuxième lune de Mars, Deimos, puis de revenir sur Terre avec de précieux échantillons de Phobos, qui seront analysés dans des laboratoires scientifiques sur Terre.