Les scientifiques qui étudient les orbites des lunes de Mars ont trouvé des preuves que la planète rouge a peut-être déjà eu des anneaux – et pourrait un jour les arborer à nouveau.
Actuellement, Mars n’a pas d’anneaux et deux petites lunes : Deimos (12 kilomètres de diamètre) et Phobos (22 kilomètres).
Deimos se trouve plus loin et met un peu plus d’un jour martien à tourner autour de la planète. Phobos est plus proche et tourne autour de la planète une fois toutes les 7,5 heures.
Mais il n’en a pas toujours été ainsi, dit Matija Ćuk de l’Institut SETI en Californie. Pendant une grande partie de son histoire, Mars aurait également eu des anneaux proéminents… plus une succession de lunes proto-Phobos qui se sont formées et détruites dans un cycle qui a finalement produit le Phobos que nous connaissons.
C’est une hypothèse qui a été proposée en 2017 par David Minton de l’Université Purdue et son étudiant diplômé, Andrew Hesselbrock.
Selon cette théorie, dit Ćuk, le proto-Phobos initial, Deimos et le premier anneau se seraient tous formés à partir de matériaux en orbite autour de la Mars naissante, il y a des milliards d’années.
Mais la situation n’aurait pas été stable, car les effets gravitationnels du matériau de l’anneau auraient modifié l’orbite du proto-Phobos, le faisant migrer vers l’extérieur.
Au même moment, le matériau de l’anneau se serait déplacé vers l’intérieur et aurait régulièrement plu sur Mars. (Deimos, situé plus loin, n’aurait pas été affecté de la même manière.)
Une fois la matière de l’anneau épuisée, dit Ćuk, le processus se serait inversé, les effets gravitationnels de Mars faisant que le proto-Phobos commence à migrer de nouveau vers l’intérieur.
Éventuellement, il se serait tellement rapproché que la gravité martienne l’aurait déchiré, créant un nouvel anneau, dont environ 20 % se coaliseraient en un nouveau proto-Phobos.
Ce proto-Phobos commencerait alors à migrer à nouveau vers l’extérieur, tandis que les matériaux du nouvel anneau commenceraient à nouveau à pleuvoir sur Mars.
Éventuellement, le deuxième anneau se dissiperait et le nouveau proto-Phobos inverserait à nouveau sa course, migrant à nouveau vers l’intérieur – un cycle qui pourrait s’être répété six ou sept fois.
» il y a de moins en moins de masse « , dit Ćuk. vous avez des anneaux qui durent de plus en plus longtemps. «
Pour l’instant, ce n’est que de la théorie. L’idée de Ćuk a été de réaliser que cela pourrait être lié à un vieux mystère sur les orbites des lunes.
Il y a des décennies, les scientifiques pensaient que Phobos et Deimos étaient des astéroïdes capturés – ce qui était logique compte tenu de leur petite taille et de la proximité de Mars avec la ceinture d’astéroïdes.
Puis on s’est rendu compte que, comme leurs orbites se trouvent presque dans le même plan que l’équateur martien, c’était hautement improbable, et qu’ils devaient s’être formés en orbite autour de Mars.
Il y avait juste un problème. L’orbite de Deimos est en fait inclinée d’environ deux degrés par rapport à ce plan.
C’est assez petit pour que pendant de nombreuses années, personne n’y pense vraiment. Mais ce n’est pas la même chose que de savoir pourquoi.
Il s’avère que la migration vers l’extérieur d’un ancien proto-Phobos, il y a environ 2,5 milliards d’années, pourrait l’expliquer, à condition que ce proto-Phobos se soit déplacé suffisamment loin pour que son orbite ait atteint une « résonance 3:1 » avec Deimos.
« C’est là qu’une lune a un tiers de la période orbitale de Deimos », dit Ćuk.
Une telle synchronisation des orbites, dit-il, peut produire de fortes interactions entre les lunes – en particulier lorsque la lune intérieure se déplace vers l’extérieur, poussant la lune extérieure juste de la bonne manière pour incliner son orbite de la façon dont nous voyons pour Deimos aujourd’hui.
Mais cela ne peut se produire que si la lune intérieure se déplace vers l’extérieur à travers la résonance, » la seule cause plausible de migration vers l’extérieur est l’interaction avec un anneau « , dit-il.
Ćuk’s calculations also show that the outwardly migrating moon would have had to have been about 20 times more massive (2.7 fois plus grand en diamètre) que l’actuelle Phobos – ce qui signifie qu’elle n’était pas le précurseur immédiat de Phobos (qui n’était probablement qu’environ cinq fois plus massif), mais plutôt son « grand-parent ».
Avant cela, il aurait pu y avoir un arrière-grand-parent et peut-être même un arrière-arrière-grand-parent, avec un proto-Phobos initial qui aurait pu être 100 fois ou plus massif que celui d’aujourd’hui – chacun accompagné d’anneaux de plus en plus grands.
Ce qu’il serait advenu de tous ces matériaux d’anneaux lorsqu’ils sont tombés sur Mars n’est pas clair.
Il y en aurait eu suffisamment, dit Minton, pour que l’effondrement du premier de ces anneaux ait pu créer une crête de quelques kilomètres de haut, faisant tout le tour de l’équateur martien.
Mais si cela s’est produit, dit-il, personne n’en a encore trouvé de traces. Peut-être que c’était il y a assez longtemps, que Mars était suffisamment plus humide et plus actif géologiquement pour que toutes les traces aient été érodées. Ou peut-être que les particules de l’anneau se sont brisées dans l’atmosphère martienne et se sont dispersées comme de la poussière, partout sur la planète.
En attendant, Phobos est maintenant ramené vers Mars assez rapidement pour que la NASA estime qu’il va probablement se briser dans les 50 prochains millions d’années.
À ce moment-là, Mars aura de nouveau des anneaux, à partir desquels un vestige encore plus petit de Phobos pourrait se reformer, comme un bébé phénix surgissant, encore une fois, des ruines de son prédécesseur.
Ćuk a présenté cette semaine à la 236e réunion virtuelle de l’American Astronomical Society et est l’auteur principal d’un article accepté dans The Astrophysical Journal Letters. Il est actuellement disponible sur le serveur de préimpression arXiv.
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