Mars possédait de nombreuses lunes à une époque
Un modèle donne des indices sur la formation des lunes de Mars qui Deimos et Phobos. Un impact monumental a frappé la planète rouge, les débris se sont retrouvé en orbite qui se sont progressivement transformé en lunes. La rotation différente de Mars, par rapport à la terre, explique pourquoi la planète rouge n’a pas pu garder une grande lune similaire à la Terre.
Suivez-nous sur notre page Facebook et notre canal Telegram
Cet article a été reproduit du journal du CNRS. Mais nous avons ajouté quelques corrections, notamment les liens vers le papier qui détaille l’étude.
Hormis la nôtre, nulle autre planète que Mars n’a été l’objet d’autant d’attention. Alors que sondes et rovers explorent sans discontinuer sa surface depuis vingt ans à la recherche de traces – passées et présentes – d’eau ou de vie, une équipe internationale de chercheurs vient peut-être de trouver la réponse à une autre grande énigme martienne : comment la planète Rouge s’est-elle retrouvée affublée de ses deux petites lunes Phobos et Deimos ?
Deux origines possibles
Les astronomes ont longtemps réfléchi entre deux hypothèses. La première suggère que les lunes sont en fait des astéroïdes semblables à ceux que l’on retrouve dans la ceinture principale située entre Mars et Jupiter, mais on ne comprenait pas comment ces corps avaient été capturés par Mars. L’autre hypothèse suppose que ces satellites se sont formés à partir des débris issus d’une collision entre Mars et une protoplanète ; mais une grande incertitude demeurait quant au mécanisme expliquant une telle formation.
Pour résoudre cette énigme, les chercheurs ont combiné leur expertise en astrophysique, en planétologie, en mathématiques et en informatique pour élaborer des modèles hydrodynamiques complexes qui leur ont permis de simuler numériquement le déroulement de l’impact et ses suites.
Leurs résultats, qui semblent étayer l’hypothèse d’une collision gigantesque, permettent également pour la première fois d’expliquer comment les deux lunes ont pu émerger des débris générés par cet impact.
Quand Mars avait un anneau
Selon les simulations, Mars a subi il y a entre 4 et 4,5 milliards d’années un choc frontal avec un corps trois fois plus petit que lui. Les débris éjectés se sont alors d’abord retrouvés en orbite autour de la planète Rouge, formant un anneau similaire à ceux de Saturne. Dans cet anneau, une lune de mille fois la masse de Phobos s’est progressivement formée par accrétion des débris, comme cela s’est passé lors de la formation de notre propre Lune.
À l’avenir, l’équipe compte analyser la dynamique à long terme de Phobos et Deimos. Le planétologue Ryuki Hyodo, membre associé de l’équipe et actuellement détaché de l’université de Kobe pour collaborer avec l’IPGP note que « des simulations haute résolution de l’impact sont encore nécessaires pour mieux comprendre la structure du disque d’accrétion ».
Bientôt une mission vers Phobos
Même si des preuves matérielles sont encore nécessaires pour confirmer le scénario proposé par l’équipe, des découvertes récentes semblent l’étayer. C’est notamment le cas d’autres travaux français portant sur les propriétés physiques et orbitales des lunes martiennes, qui indiquent elles aussi une formation découlant d’un impact.
D’autres recherches sont prévues ailleurs, en particulier au Japon, où la Jaxa (Japan Aerospace Exploration Agency) a annoncé une mission martienne qui débutera en 2022 pour un retour prévu en 2026. « L’objectif est d’ausculter au plus près Phobos et Deimos par des mesures effectuées tant à distance que sur place et de ramener des échantillons sur Terre », informe Ryuki Hyodo. L’actuelle collaboration franco-belgo-nippone jouera un rôle important dans cette prochaine mission : c’est à elle que la Jaxa va confier l’analyse des échantillons afin de déterminer si Phobos est bien, comme l’indiquent les simulations, composée d’un mélange de manteau martien et de débris d’une protoplanète disparue.
En tout état de cause, les avancées réalisées sont une étape cruciale dans la résolution de l’énigme des lunes martiennes. « Plus généralement, nos découvertes permettent de mieux comprendre comment des impacts géants donnent naissance à des satellites et peuvent aboutir à la formation de systèmes satellitaires différents », conclut Sébastien Charnoz. Ce dernier estime ainsi que la méthode déployée ici pourrait être appliquée à Uranus, Neptune et, pourquoi pas ?, à des systèmes de satellites en orbite autour d’exoplanètes.