12.E : Anneaux, lunes et Pluton (exercices)

Pour une exploration plus approfondie

Des articles

Lunes

Carroll, M. « Titan : ce que nous avons appris sur un nouveau monde étrange. » Astronomie (mars 2010) : 30. Belle revue des résultats de la mission Cassini.

Elliot, J. « Les feux ardents de Triton ». Sky & Telescope (février 1999) : 42. À propos de l'intrigante lune de Neptune.

Hayes, A., « Les secrets des mers de Titan ». Astronomie (octobre 2015) : 24. Bon aperçu de ce que nous savons aujourd'hui et de ce qui nous intrigue sur les lacs d'hydrocarbures de Titan.

Jewitt, D. et coll. « Les satellites les plus étranges du système solaire. » Scientific American (août 2006) : 40. Petites lunes irrégulières dans le système solaire externe.

Lakdawalla, E. « Les mondes de glace de la planète aux anneaux ». Sky & Telescope (juin 2009) : 27. Dans le cadre de la mission Cassini, exploration d'Encelade, d'Iapet et d'autres lunes.

Mackenzie, D. « Y a-t-il de la vie sous la glace ? » Astronomie (août 2001) : 32. À propos de l'exploration future d'Europe.

Robertson, D. « Où va la pluie ? » Sky & Telescope (mars 2013) : 26. À propos du cycle climatique du méthane sur Titan et de ce que nous apprennent les expériences de Cassini.

Scharf, C. « Un univers d'océans sombres ». Sky & Telescope (décembre 2014) : 20. Océans souterrains sur Europa, Ganymède, Encelade et Titan.

Showalter, M. « Comment attraper une lune (ou deux) de Pluton. » Astronomy Beat (décembre 2012) : www.astrosociety.org/wp-conte... ab2012-106.pdf. Sur la découverte de petites lunes autour de Pluton, écrit par celui qui en a découvert deux.

Spencer, J. « Le regard le plus proche de Galilée sur Io. » Sky & Telescope (mai 2001) : 40.

Talcott, R. « Cassini survole les geysers d'Encelade. » Astronomie (mars 2009) : 32.

Zimmerman, R. « Le méthane s'écoule-t-il sur Titan ? » Astronomie (février 2014) : 22. Des idées sur les lacs, les canaux et la pluie.

Pluton

Stern, A. « Pluton : de près et personnellement ». Astronomie (juillet 2015) : 22. Bon résumé de l'histoire de la compréhension de Pluton et de nos connaissances actuelles à la veille de la rencontre avec New Horizons.

Stern, A. « Le système Pluton exploré ». Astronomie (novembre 2015) : 24. Bref aperçu de ce que l'équipe a appris lors des premiers téléchargements de données depuis New Horizons.

Tombaugh, C. « Comment j'ai trouvé Pluton » Astronomy Beat (mai 2009) : astrosociety.org/wp-content/u... /ab2009-23.pdf.

Bagues

Beatty, J. « Les incroyables anneaux de Saturne ». Sky & Telescope (mai 2013) : 18. Bon résumé de 7 pages de ce que nous savons.

Burns, J., et coll. « Bejeweled Worlds. » Scientific American (février 2002) : 64. Sur des anneaux dans tout le système solaire.

Elliot, J., et coll. « À la découverte des anneaux d'Uranus. » Sky & Telescope (juin 1977) : 412.

Esposito, L. « La forme changeante des anneaux planétaires ». Astronomie (septembre 1987) : 6.

Sobel, D. « Les secrets des anneaux ». Discover (avril 1994) : 86. Explique les systèmes d'anneaux planétaires extérieurs.

Tiscareno, M. « Ringworld Revelations ». Sky & Telescope (février 2007) : 32. Les résultats de Cassini sur les anneaux de Saturne.

Sites Web

Remarque : De nombreux sites sur les planètes et les missions planétaires répertoriés pour Other Worlds : An Introduction to the Solar System et The Giant Planets contiennent également de bonnes informations sur les lunes des planètes.

Mission de Cassini sur Saturne : http://saturn.jpl.nasa.gov/ et www.esa.int/Specials/Cassini-... ens/index.html et ciclops.org

Jupiter's Moons, au JPL : http://solarsystem.nasa.gov/planets/jupiter/moons

Neptune's Moons, au JPL : http://solarsystem.nasa.gov/planets/neptune/moons

Mission New Horizons : http://pluto.jhuapl.edu. Fournit les derniers bulletins d'information et des images de la rencontre avec Pluton, ainsi que de nombreuses informations générales.

Pluton, au JPL : http://solarsystem.nasa.gov/planets/pluto

Saturn's Moons, au JPL : http://solarsystem.nasa.gov/planets/saturn/moons

Les lunes d'Uranus, au JPL : http://solarsystem.nasa.gov/planets/uranus/moons

Applis

Deux applications que vous pouvez acheter pour iPhone ou iPad peuvent vous indiquer la position et les caractéristiques des lunes de Jupiter et de Saturne pour n'importe quelle date :

• Atlas de Jupiter : https://itunes.apple.com/us/app/ju[i...352033947 ? mt=8
• Atlas de Saturne : https://itunes.apple.com/us/app/satu...352038051 ? mt=8

Vidéos

Amazing Moons : https://www.youtube.com/watch?v=CQjZf2bW9XQ. Vidéo 2016 de la NASA sur les lunes intrigantes de notre système solaire (4:16).

Souffle saumâtre d'Encelade : http://www.jpl.nasa.gov/video/details.php?id=846. Bref film du JPL de 2009 sur les geysers d'Encelade (2:36).

Conférence TED de la Dre Carolyn Porco sur Encelade : https://www.youtube.com/watch?v=TRQdHrGuVgI (3:26).

Titan : http://www.youtube.com/watch?v=iTrOFefYxFg. Vidéo d'Open University, avec interviews, animations et images (8:11).

Europa Mission : http://www.jpl.nasa.gov/events/lectu...r=2016&month=2. Conférence de 2016 de deux scientifiques du JPL sur les plans de la NASA pour une mission sur la lune de Jupiter, qui pourrait avoir un océan liquide souterrain (1:26:22).

Great Planet Debate : http://gpd.jhuapl.edu/debate/debateStream.php OU https://www.youtube.com/watch?v=RJ8EErV6-6Q. Neil deGrasse Tyson discute avec Mark Sykes de la manière de caractériser Pluton, en 2008 (1:14:11).

How I Killed Pluton and Why It Had It Coming : http://www.youtube.com/watch?v=7pbj_llmiMg. Conférence d'astronomie de la Silicon Valley de 2011 par Michael Brown sur la « rétrogradation » de Pluton au rang de planète naine (1:27:13).

À la recherche du cœur glacial de Pluton : https://www.youtube.com/watch?v=jIxQXGTl_mo. Production dramatique du New York Times 2016, racontée par Dennis Overbye (7:43).

Saturn's Restless Rings : https://www.youtube.com/watch?v=X5zcrEze8L4. Conférence de 2013 de Mark Showalter dans le cadre de la série de conférences sur l'astronomie de la Silicon Valley (1:30:59).

Activités de groupe collaboratives

1. Imaginez que c'est un futur lointain et que les humains peuvent désormais voyager facilement entre les planètes. Votre groupe est une agence de voyage dont la mission est de concevoir une visite des lunes de Galilée vraiment stimulante pour un groupe de passionnés de sport. Quels types d'activités sont possibles dans chaque monde ? En quoi l'escalade à Ganymède, par exemple, diffère-t-elle de l'escalade sur Terre ? (Si vous concevez une activité pour Io, vous feriez mieux de vous munir d'une très forte protection contre les radiations. Pourquoi ?)
2. Dans le même esprit que l'activité précédente, demandez à votre agence de concevoir une visite qui inclut les sept sites les plus spectaculaires de toutes sortes sur toutes les lunes ou anneaux abordés dans ce chapitre. Quelles sont les destinations à ne pas manquer que les futurs touristes voudront visiter et pourquoi ? Lequel des sites que vous choisirez sera spectaculaire si vous êtes à la surface de la lune ou à l'intérieur de l'anneau, et lequel ne serait intéressant que de loin dans l'espace ?
3. Dans ce chapitre, nous n'avons pu couvrir que quelques-unes des douzaines de lunes du système solaire externe. À l'aide d'Internet ou de la bibliothèque de votre université, organisez votre groupe en une équipe de recherche et apprenez-en davantage sur l'une des lunes que nous n'avons pas abordées en détail. Parmi nos favoris, citons Miranda d'Uranus, avec sa surface de puzzle ; Mimas de Saturne, avec un cratère « knock-out » appelé Herschel ; et Iapetus de Saturne, dont les deux hémisphères sont très différents. Préparez un rapport pour attirer les touristes dans le monde que vous avez sélectionné.
4. Dans un roman intitulé 2010, l'écrivain de science-fiction Arthur C. Clarke, inspiré par les informations provenant de la sonde Voyager, s'est amusé à proposer une forme de vie sous la glace d'Europe qui évoluait vers l'intelligence. Supposons que les missions futures trouvent effectivement une forme de vie (pas nécessairement intelligente mais certainement vivante) sous la glace de l'Europe, une vie qui a évolué de manière totalement indépendante de la vie sur Terre. Demandez à votre groupe de discuter de l'effet qu'une telle découverte aurait sur la vision que l'humanité se fait d'elle-même. Quelle devrait être notre attitude à l'égard d'une telle forme de vie ? Avons-nous l'obligation de le protéger contre toute contamination par nos microbes et virus ? Ou, pour adopter une position extrême, devons-nous l'éliminer avant qu'elle ne devienne compétitive avec la vie terrestre ou qu'elle ne contamine nos explorateurs avec des microorganismes auxquels nous ne sommes pas prêts à faire face ? Qui devrait être chargé de prendre de telles décisions ?
5. Dans le même esprit que lors de l'activité précédente, votre groupe souhaitera peut-être regarder le film de science-fiction Europa Report de 2013. Les producteurs ont essayé d'inclure de bonnes données scientifiques pour décrire ce que serait pour les astronautes de visiter cette lune jovienne. Dans quelle mesure votre groupe pense-t-il s'en être bien sorti ?
6. Un certain nombre d'auteurs de science-fiction modernes (en particulier ceux qui ont une formation scientifique) ont écrit des nouvelles qui se déroulent sur les lunes de Jupiter et de Saturne. Vous trouverez une liste thématique d'histoires de science-fiction avec une bonne astronomie à l'adresse http://www.astrosociety.org/scifi. Les membres de votre groupe peuvent regarder sous « Jupiter » ou « Saturne » et trouver une histoire qui vous intéresse, puis en faire part à toute la classe.
7. Travaillez ensemble pour faire une liste de toutes les raisons pour lesquelles il est difficile d'envoyer une mission à Pluton. Quels compromis ont dû être faits pour que la mission New Horizons soit abordable ? Comment concevriez-vous une deuxième mission pour en savoir plus sur le système Pluton ?
8. La NASA a demandé à votre groupe de proposer une ou plusieurs missions pour en savoir plus sur Europe. Passez en revue ce que nous savons de cette lune jusqu'à présent, puis concevez une mission robotique qui répondrait à certaines de nos questions. Vous pouvez partir du principe que le budget n'est pas un facteur, mais vos instruments doivent être réalistes. (N'oubliez pas qu'Europe est froide et loin du soleil.)
9. Imaginez que votre groupe soit le premier groupe à débarquer sur Pluton (espérons que vous n'avez pas oublié d'apporter des sous-vêtements longs !). Vous atterrissez dans un endroit où Charon est visible dans le ciel et vous observez Charon pendant une semaine terrestre. Décrivez à quoi ressemblera Charon durant cette semaine. Vous déplacez maintenant votre camp vers l'hémisphère opposé de Pluton. À quoi ressemblera Charon là-bas en une semaine ?
10. Lorsque, en 2006, l'Union astronomique internationale (UAI) a décidé que Pluton devait être qualifiée de planète naine et non de planète, elle a défini trois critères auxquels un monde doit répondre pour être qualifié de planète. Votre groupe doit utiliser Internet pour trouver ces critères. Lequel d'entre eux Pluton n'a-t-il pas rencontré ? Découvrez la réaction des astronomes et du public à la décision de l'UAI. Que pensent les membres de votre groupe de la nouvelle classification de Pluton ? (Après en avoir discuté au sein du groupe, vous pouvez regarder la vidéo The Great Planet Debate recommandée dans « For Further Exploration ».)

Questions de révision

1. De quoi sont constituées les lunes des planètes extérieures et en quoi leur composition diffère-t-elle de celle de notre Lune ?
2. Comparez la géologie de Callisto, Ganymède et Titan.
3. Quelles sont les preuves de l'existence d'un océan d'eau liquide en Europe, et pourquoi est-ce intéressant pour les scientifiques à la recherche d'une vie extraterrestre ?
4. Expliquez la source d'énergie qui alimente les volcans d'Io.
5. Comparez les propriétés de l'atmosphère de Titan avec celles de l'atmosphère de la Terre.
6. Comment a été découvert Pluton ? Pourquoi a-t-il fallu tant de temps pour le trouver ?
7. En quoi Triton et Pluton sont-ils similaires ?
8. Décrivez et comparez les anneaux de Saturne et d'Uranus, y compris leurs origines possibles.
9. Pourquoi les anneaux d'Uranus n'ont-ils pas été observés directement à partir de télescopes au sol sur Terre ? Comment ont-elles été découvertes ?
10. Énumérez au moins trois différences majeures entre Pluton et les planètes terrestres.
11. Les images de Pluton prises par le télescope spatial Hubble en 2002 ont montré un point lumineux et quelques zones plus sombres autour de celui-ci. Maintenant que nous avons les images rapprochées de New Horizons, que s'est révélée être la grande région lumineuse de Pluton ?
12. L'anneau E de Saturne est large et fin, loin de Saturne. Il a besoin de particules fraîches pour se maintenir. Quelle est la source des nouvelles particules des anneaux électroniques ?

Questions de réflexion

1. Pourquoi pensez-vous que les planètes extérieures possèdent des systèmes d'anneaux et de lunes aussi étendus, alors que les planètes intérieures n'en ont pas ?
2. Ganymède et Callisto ont été les premiers objets glacés à être étudiés d'un point de vue géologique. Résumez les principales différences entre leur géologie et celle des planètes terrestres rocheuses.
3. Comparez les propriétés des volcans d'Io avec celles des volcans terrestres. Indiquez au moins deux similitudes et deux différences.
4. Vous attendriez-vous à trouver d'autres cratères d'impact sur Io ou Callisto ? Pourquoi ?
5. Pourquoi est-il peu probable que des humains se rendent à Io ? (Conseil : consultez les informations sur la magnétosphère de Jupiter dans The Giant Planets.)
6. Pourquoi pensez-vous que les anneaux de Saturne sont faits de particules brillantes alors que les particules des anneaux d'Uranus et de Neptune sont noires ?
7. Supposons que vous ayez miraculeusement retiré toutes les lunes de Saturne. Qu'adviendrait-il de ses bagues ?
8. Nous avons de nombreuses bonnes images des grandes lunes de Jupiter et de Saturne issues des missions spatiales Galileo et Cassini (consultez le site Planetary Photojournal de la NASA, à l'adresse http://photojournal.jpl.nasa.gov, pour en voir la variété). Maintenant que la mission New Horizons s'est rendue à Pluton, pourquoi n'avons-nous pas autant de bonnes images de Pluton et de Charon sous tous leurs aspects ?
9. Dans le film Star Wars, Star Wars Episode VI : Le Retour du Jedi, une bataille clé se déroule sur la « lune de forêt » habitée Endor, censée orbiter autour d'une planète géante gazeuse. D'après ce que vous avez appris sur les planètes et les lunes du système solaire, pourquoi cette situation serait-elle inhabituelle ?

Se débrouiller par vous-même

1. Quelle serait la période orbitale la plus longue : une lune à 1 million de km du centre de Jupiter, ou une lune à 1 million de km du centre de la Terre ? Pourquoi ?
2. À quelle distance d'Uranus un vaisseau spatial devrait-il se déplacer pour obtenir la même résolution que dans Exemple avec une caméra ayant une résolution angulaire de 2 secondes d'arc ?
3. Les anneaux A, B et C de Saturne s'étendent sur 75 000 à 137 000 km du centre de la planète. Utilisez la troisième loi de Kepler pour calculer la différence entre le temps qu'une particule située à la limite intérieure et à la limite extérieure du système à trois anneaux mettrait pour tourner autour de la planète.
4. Utilisez les informations de l'annexe G pour calculer votre poids sur la lune Miranda de Titan, d'Io et d'Uranus.
5. La distance moyenne entre Encelade et Saturne est de 238 000 km ; la distance moyenne entre Titan et Saturne est de 1 222 000 km. Combien de temps faut-il à Titan pour orbiter autour de Saturne par rapport à Encelade ?