Mosaïque d'images de Japet prises par la sondeCassini le montrant la zone sombreCassini Regio, sa frontière avec la zone lumineuseRoncevaux Terra, plusieurs grands cratères et la crête équatoriale.
Japet (S VIII Japet ; désignation internationaleIapetus) est unsatellite naturel de Saturne, le troisième plus grand satellite de la planète par la taille. Il fut découvert le 25 octobre 1671[7] parJean-Dominique Cassini.
Japet est principalement connu pour sa coloration, l'un de ses hémisphères étant particulièrement brillant tandis que l'autre est très sombre. La sondeCassini a dévoilé d'autres caractéristiques rares, comme une crête équatoriale courant le long de la moitié du satellite. Il s'agit également du plus grand corps duSystème solaire à ne pas être enéquilibre hydrostatique[8], surpassant par son diamètre la quasi-totalité descandidats au statut de planète naine.
Les mesures actuelles du diamètre de Japet suivant trois axes donnent 1 494,2 × 1 498 × 1 425,2 km, avec un diamètre moyen de1 472 ± 2 km[3]. Ces mesures pourraient cependant être imprécises à l'échelle du kilomètre car la totalité de la surface de la lune n'a pas été photographiée dans une résolution suffisamment élevée. À la différence de la plupart des satellites de taille comparable, Japet n'est nisphérique, niellipsoïdal, mais possède un équateur protubérant et des pôles écrasés. De plus, la crête qui court le long de son équateur est tellement haute qu'elle déforme la forme de la lune, même à distance.
La masse de Japet est estimée à1,81×1021kg[4]. Avec un rayon moyen de 736 km[3], lamasse volumique du satellite n'est que de1,08×103kg/m3, proche de celle de l'eau. Une masse volumique aussi faible, similaire à celle deRhéa, indique que le satellite est principalement composé deglace et d'une faible quantité de matière rocheuse (environ 20 %)[9].
Mosaïque d'images prises par la sondeCassini, mettant en évidence l'hémisphère brillant de Japet ainsi qu'une partie de la région sombre, visible sur la droite de l'image.
La différence de couleur entre les deux hémisphères de Japet est la caractéristique principale du satellite. L'hémisphère situé dans la direction de son déplacement autour de Saturne est très sombres (albédo compris entre 0,03 et 0,05) avec une légère coloration rouge-brun. L'hémisphère opposé à cette direction, ainsi que les pôles, sont très brillants (albédo de 0,5 à 0,6, presque aussi brillant qu'Europe). Ainsi, lamagnitude apparente de l'hémisphère brillant atteint 10,2 et celle de l'hémisphère sombre 11,9. Le motif de coloration est analogue à un symboleyin-yang sphérique ou aux deux sections d'uneballe de tennis. La partie sombre est appeléeCassini Regio et la partie claireRoncevaux Terra.
En, la sondeCassini a survolé Japet et a montré que les deux hémisphères sont fortement recouverts de cratères. À la limite entreCassini Regio etRoncevaux Terra, la dichotomie entre les zones brillantes et sombres existe à très petite échelle, jusqu'à la limite de résolution de 30 m de l'appareil.
Du matériau sombre recouvre les zones plates et du matériau clair est situé sur les pentes des cratères faisant face aux pôles, mais aucune nuance de gris n'est visible[10]. Le matériau est une couche très fine, de quelques dizaines de centimètres par endroits[11] selon le radar deCassini et le fait que de petits impacts de météores l'ont traversé jusqu'à la glace sous-jacente[12].
On pense que le matériau sombre provient de débris arrachés à de petites lunes rétrogrades par des impacts de météorites et agrégés sur l'hémisphère de Japet situé dans le sens de sa révolution autour de Saturne[13]. Comme la rotation de Japet estsynchrone, elle présente également toujours la même face orientée en direction du mouvement orbital, et ces débris s'accumulent toujours dans la même région.
Le plus grand réservoir de matériau seraitPhœbé, la plus grande lune externe de Saturne ; bien que la composition de Phœbé soit plus proche de celle de l'hémisphère brillant de Japet que de son côté sombre[14], cette poussière aurait déclenché le processus et aurait été ensuite obscurcie par la sublimation.
En 2009 est découvert l'Anneau de Phœbé, ne pouvant être mis en évidence qu'eninfrarouge en raison de sa faible densité, ce qui le rend froid et donc indétectable depuis laTerre. Au sein de cet anneau évolue Phœbé, qui serait à l'origine de cet anneau lointain, alimenté par la poussière arrachée au satellite lors d'impacts météoritiques.Ce serait donc la confirmation que Phœbé est à l'origine de l'aspect particulier de Japet.
À cause de sa période de rotation de 79 jours (égale à sapériode de révolution), Japet possède les écarts de température de surface les plus importants entre le jour et la nuit, sans même prendre en compte les différences de couleurs. De plus, le matériau étant sombre, il absorbe davantage de chaleur que la région claire. Près de l'équateur, l'absorption de chaleur par le matériau sombre élève la température à 128 K le jour dansCassini Regio, à comparer aux 113 K deRoncevaux Terra[15].
L'origine de la crête n'est pas déterminée. Un certain nombre d'hypothèses ont été émises, mais aucune n'explique toutes les caractéristiques de la crête, comme des altitudes très différente d'un hémisphère à l'autre ou le fait qu'elle ne s'étend que sur 75% de l'équateur[13].
Il a été suggéré que Japet aurait pu posséder un anneau pendant sa formation, du fait de sa grandesphère de Hill, et que la crête résulte de l'accrétion de cet anneau[18]. Cependant, la crête semble trop solide pour être le résultat de l'effondrement d'un anneau. En outre, des images récentes montrent des failles d'origine tectonique la traversant, ce qui semble incohérent avec cette hypothèse[12]. Toutefois, une étude de 2021 remet cette hypothèse en avant, montrant comment la matière de anneau aurait pu se déposer progressivement[13].
Un groupe de chercheurs associés à la missionCassini a émis l'hypothèse que la crête est un résidu de la forme oblongue de Japet, lorsque le satellite tournait plus vite sur lui-même qu'actuellement[19]. La hauteur de la crête suggère une période de rotation maximale de 17 heures. Afin de refroidir Japet suffisamment rapidement pour préserver la crête et de le conserver suffisamment plastique pour que les forces de marée de Saturne ralentissent sa période de rotation à 79 jours, Japet a dû être réchauffé par la désintégration de l'aluminium 26. Cetisotope semble avoir été abondant dans lanébuleuse solaire à partir de laquelle le système solaire s'est formé, mais s'est désintégré depuis. La quantité d'aluminium-26 nécessaire pour chauffer Japet à la température requise implique qu'il s'est formé plus tôt que prévu, seulement deux millions d'années après le début de la formation desastéroïdes[réf. nécessaire].
Fin 2010, William B. McKinnon et Andrew Dombard proposent que cette déformation provient des résidus d'un ancien petit corps orbitant autour de Japet. Les forces de marées auraient disloqué ce corps dont les débris seraient ensuite venus s'écraser sur la surface de Japet[20].
La crête pourrait être le résultat d'un ancien épisode de convection. Cette hypothèse indique que la crête est en équilibreisostatique typique des montagnes terrestres. Cela signifie que sous la crête se trouve un matériau de faible densité. Le poids de la crête est compensé par la force de flottabilité[21].
L'orbite de Japet est assez inhabituelle. Bien qu'il soit la troisième plus grande lune de Saturne, Japet orbite beaucoup plus loin que le satellite majeur le plus proche,Titan. Son plan orbital est également le plus incliné dessatellites réguliers ; seuls lessatellites irréguliers externes, commePhœbé, possèdent des orbites plus inclinées. La cause en est inconnue.
Du fait de cette orbite lointaine et inclinée, Japet est la seule lune importante de laquelle lesanneaux de Saturne seraient clairement visibles ; depuis les autres satellites internes, ils seraient vus par la tranche. De Japet, Saturne mesurerait 1° 56' de diamètre (quatre fois la taille de laLune vue de laTerre)[23].
Vue polaire de l'orbite de Japet (en rouge), comparée aux autres lunes principales de Saturne.
Vue des orbites des lunes principales de Saturne dans le plan équatorial de la planète ; l'inclinaison de l'orbite de Japet (en rouge) est clairement visible.
Simulation informatique de l'apparence de Saturne vu de Japet au point le plus bas de son orbite. Les anneaux de la planète sont clairement visibles.
Mise à part l'immense tache noire qui couvre presque la moitié du satellite et qui est baptisée « Cassini Regio » d’après le nom de son découvreur[24], les autres formations remarquables de la surface de Japet empruntent leur nom aux personnages dela Chanson de Roland. La région claire porte le nom deRoncevaux Terra[25] et les cratères sont par exemple nommésCharlemagne,Baligant,Turgis ouRoland[26].
Japet fut découvert parJean-Dominique Cassini en sur le côté ouest de Saturne. Cassini tenta sans succès de l'observer sur le côté est de la planète au début de 1672. Il observa le satellite en et en, pendant une quinzaine de jours à chaque fois sur le côté ouest, mais fut également incapable de le détecter entre ces périodes, lorsqu'il aurait dû se trouver sur le côté est. Cassini finit par l'observer sur ce côté en 1705 à l'aide d'un meilleur télescope, mais constata qu'il était deux magnitudes moins lumineux que sur l'autre côté[7],[27],[28].
Cassini en conclut correctement que Japet devait posséder un hémisphère sombre et un autre brillant et que sa rotation étaitsynchrone, conservant la même face orientée vers Saturne, de telle façon que la partie brillante était visible depuis la Terre lorsque Japet se trouvait d'un côté de Saturne[28],[29].
Cassini nomma les quatre satellites de Saturne qu'il découvrit (Japet,Téthys,Dioné etRhéa)Sidera Lodoicea (« les étoiles de Louis » en latin) en l'honneur duroi de FranceLouisXIV.Titan, découvert parChristiaan Huygens presque trente ans plus tôt, avait été désigné simplementSaturni Luna (« lune de Saturne »). Les astronomes prirent l'habitude de les désigner par des numéros :SaturneI àSaturneV, ce dernier désignant Japet. Après la découverte deMimas etEncelade en 1789, cette numérotation fut étendue et Japet devintSaturneVII, puisSaturneVIII après celle d'Hypérion en 1848.
Le nom « Japetus » fut suggéré parJohn Herschel (fils deWilliam Herschel, découvreur de Mimas et Encelade en 1789) lorsqu'il proposa en 1847 que les désignations numériques soient remplacées par les noms deTitans, frères et sœurs deCronos (équivalent deSaturne dans la mythologie grecque)[30].
Dans le roman2001 : L'Odyssée de l'espace d'Arthur C. Clarke, Japet est repéré comme la destination possible du signal émis depuis la Lune, à cause de sa dichotomie intrigante de luminosité. Et en effet, la partie brillante s'avère être artificielle et contenir en son centre un mystérieux monolithe de près de600 mètres de haut qui se révélera une « porte des étoiles ». Arthur C. Clarke a d'ailleurs été sollicité lors du survol de Japet par lasonde Cassini, en clin d'œil à son roman[31].
↑Czechowski, L.; J.Leliwa-Kopystynski (2013-09-25)."Remarks on the Iapetus' bulge and ridge". Earth, Planets and Space. 65 (8): 929 934.Bibcode:2013EP&S...65..929C.doi:10.5047/eps.2012.12.008
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