Saturne et Titan
Titan devant Saturne et ses anneaux
par la sonde Cassini en 2012. Crédit : NASA/JPL-Caltech/SSI

Le plus grand satellite de Saturne, Titan, fut découvert par l’astronome hollandais Christiaan Huygens en 1655. Son diamètre est de 5150 kilomètres, ce qui en fait le deuxième plus gros satellite du système solaire, juste après Ganymède, et le place même devant Mercure et Pluton.

Sa révolution autour de Saturne et sa rotation ont une période identique, d’une valeur de 15 jours et 23 heures terrestres. Titan présente donc toujours la même face à Saturne, comme notre propre Lune.

L’atmosphère de Titan

Les premières images rapprochées de Titan furent obtenues par la sonde Voyager 1 en 1980. Elles révélèrent une atmosphère orangée, uniforme et impénétrable, en raison de couches stratosphériques opaques à la lumière visible.

Titan
Une image de Titan prise par la sonde Cassini en juillet 2004. Le satellite présente son aspect familier orange en lumière visible, mais un filtre ultraviolet a également été utilisé pour faire apparaître de minces couches de brume stratosphérique (ici en pourpre). Crédit : NASA/JPL/Space Science Institute

L’analyse spectrale a montré que cette atmosphère est principalement composée d’azote (comme la Terre), avec quelques pour cent de méthane et d’argon.

On trouve également des traces d’autres composés comme par exemple l’éthane, le cyanure d’hydrogène ou le monoxyde de carbone, sous forme de gaz ou d’aérosols (de minuscules particules solides). Ces composés se forment probablement à partir du méthane de la haute atmosphère et pourraient donner lieu à des brouillards épais et à des précipitations.

Notons encore que la surface de Titan présente une température de -178 degrés Celsius et une pression de 1,5 bars.

La surface de Titan

Il est possible d’étudier la surface de Titan en l’observant dans certaines longueurs d’onde du domaine infrarouge où l’atmosphère est transparente. C’est par cette méthode que le télescope spatial a pu obtenir des premières images en 1994 et mettre en évidence une région brillante d’une taille d’environ 4000 kilomètres baptisée Xanadu.

Mais c’est bien sûr avec l’arrivée de la sonde Cassini en 2004 qu’une étude approfondie a commencé. Survol après survol, la sonde est en train de construire une image de plus en plus précise de la surface de Titan. Elle a ainsi confirmé l’existence d’une région plus brillante, mais aussi révélé de nombreuses nouvelles structures .

Titan
Une vue de Titan en fausses couleurs construite à partir d’images prises par Cassini en avril 2005 en lumière visible et infrarouge. Le vert représente des régions où Cassini est capable d’observer la surface elle-même, le bleu montre la haute atmosphère et le rouge indique des régions stratosphériques où le méthane absorbe la lumière du Soleil. Crédit : NASA/JPL/Space Science Institute
La surface de Titan
Une reconstitution de la surface de Titan créée en 2018 à partir de 13 années d’observation de la planète dans l’infrarouge par la sonde Cassini. Les couleurs ne doivent pas être interprétées de façon trop littérale, elles sont calculées à partir de rapports d’intensité dans différentes longueurs d’onde afin de faire apparaître les variations de composition de la surface. Crédit : NASA/JPL-Caltech/University of Nantes/University of Arizona
Titan
Une vue de la surface de Titan prise en mai 2007 par la sonde Cassini à l’aide de son radar. La partie sombre est une étendue liquide, profonde de plusieurs dizaines de mètres et probablement composée de méthane et d’éthane. Le reste de l’image présente toutes les caractéristiques d’une région côtière, avec des rivières, des baies et des îles. Crédit : NASA/JPL
Mini-Nil sur Titan
Cette image prise par le détecteur radar de la sonde Cassini en 2012 montre une rivière de plus de 400 kilomètres de long sur Titan. C’est la première fois qu’un système aussi étendu et complexe est observé sur un corps au-delà de la Terre. La température moyenne sur Titan est d’environ -180 degrés et ce sont donc des hydrocarbures, le méthane et l’éthane, qui donnent naissance à cette rivière. Celle-ci finit par se jeter dans une mer que l’on aperçoit à la droite de l’image. Crédit : NASA/JPL-Caltech/ASI

La sonde Huygens

L’autre moyen d’étudier la surface de Titan est de s’y poser. C’est l’exploit accompli le 14 janvier 2005 par la sonde Huygens de l’ESA, après un long voyage de sept ans en compagnie de Cassini.

Lors de son arrivée, Huygens a dévoilé des paysages extraordinaires, façonnés par le méthane, qui joue sur Titan un rôle équivalent à celui de l’eau sur Terre.

Titan
La surface de Titan vue par l’atterrisseur Huygens à plusieurs étapes de sa descente vers la surface du satellite. De haut en bas, l’altitude est de 150, 30 et 8 kilomètres, puis 1500 et 300 mètres. De gauche à droite, la vue est vers l’ouest, le nord, l’est et le sud. Crédit : ESA/NASA/JPL/University of Arizona

Les images de la sonde ont mis en évidence des zones sombres basses, peut-être des lacs desséchés, et des régions de plateaux plus clairs, parcourus par des chenaux de drainage. Le contact direct avec le sol a quant à lui révélé un matériau de la consistance du sable, recouvert par une fine croûte plus dure.

Titan
La surface de Titan photographiée par la sonde Huygens le 14 janvier 2005. L’objet plat sous le centre de l’image et un peu à gauche est situé à 85 centimètres et a un diamètre de 15 centimètres. La surface est composée d’un mélange de glace d’eau et d’hydrocarbures. On remarque des traces d’érosion qui pourraient s’expliquer par des écoulements de liquides. Crédit : NASA/JPL/University of Arizona
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