Nous venons d’obtenir encore plus de preuves que Mars a eu un anneau

La planète Marsglorieuse, poussiéreuse et complexe – a peut-être été encore plus éblouissante autrefois. De nouvelles recherches apportent encore plus de preuves qu’un anneau de gravats a autrefois encerclé la planète rouge.

Le nouvel indice réside dans Deimos, la plus petite des deux lunes martiennes. Elle est en orbite autour de Mars avec une légère inclinaison par rapport à l’équateur de la planète – et cela pourrait très bien être le résultat des manigances gravitationnelles causées par un anneau planétaire.

Les systèmes d’anneaux ne sont pas si rares que ça. Lorsque vous pensez à des systèmes d’anneaux, votre esprit saute immédiatement à Saturne, sans doute – mais la moitié des planètes du système solaire ont des anneaux, Saturne, Uranus, Neptune et Jupiter. La planète naine Haumea, et les centaures Chiron et Chariklo ont également des anneaux.

En 2017, un couple de chercheurs a émis la théorie que Mars aussi avait autrefois un anneau. Ils ont effectué des simulations de la plus grande des deux lunes martiennes, Phobos, et ont découvert qu’elle aurait pu se former après qu’un astéroïde ait percuté Mars, envoyant des débris dans l’espace, formant un anneau qui s’est ensuite agglutiné dans une forme antérieure de Phobos qui était beaucoup plus massive qu’aujourd’hui.

Cette nouvelle recherche a ajouté Deimos au mélange – et les résultats sont en accord total avec le modèle précédent.

“Le fait que l’orbite de Deimos ne soit pas exactement dans le plan de l’équateur de Mars était considéré comme sans importance, et personne ne s’est soucié d’essayer de l’expliquer”, a déclaré l’astronome Matija Ćuk de l’Institut SETI.

“Mais une fois que nous avons eu une nouvelle grande idée et que nous l’avons regardé avec de nouveaux yeux, l’inclinaison orbitale de Deimos a révélé son grand secret.”

L’inclinaison orbitale de Deimos n’est pas énorme – seulement 1,8 degré par rapport à l’équateur de Mars. À part cela, son orbite est plutôt normale – elle tourne autour de Mars toutes les 30 heures environ, avec une excentricité extrêmement faible – et vous pouvez donc comprendre pourquoi personne ne pensait qu’il se passait quelque chose de louche.

Mais il se passe quelque chose de louche avec Phobos. Il est beaucoup plus proche de Mars, sur une orbite de 7 heures et 39 minutes, et il se rapproche de Mars de 1,8 centimètre par an.

D’ici 100 millions d’années, on s’attend à ce que Phobos atteigne la limite de Roche, la distance de Mars à laquelle les forces de marée de la planète déchirent la lune.

Une grande partie des débris pourrait former un anneau qui s’abattrait sur Mars ; mais une partie pourrait se reformer en un Phobos plus petit et plus récent qui serait poussé vers l’extérieur alors que l’anneau serait attiré vers l’intérieur.

D’après les recherches de 2017, cela aurait pu se produire plusieurs fois dans le passé. Et c’est là que Deimos entre en jeu.

À l’aide de simulations numériques, Ćuk et son équipe ont tenté de modéliser comment un tel proto-Phobos se déplaçant vers l’extérieur aurait affecté l’inclinaison orbitale de Deimos. Ils sont arrivés à un proto-Phobos de 20 fois la masse actuelle de la lune, qui serait entré en résonance orbitale 1:3 avec Deimos à une distance de 3,3 rayons de Mars, ce qui aurait poussé l’orbite de ce dernier à s’incliner légèrement.

Cela a permis d’obtenir l’orbite de Deimos que nous voyons aujourd’hui, qui est ensuite restée relativement inchangée pendant des milliards d’années.

Selon Ćuk, ce phénomène a dû se produire après le bombardement tardif d’astéroïdes, il y a environ 3,9 milliards d’années, qui aurait probablement détruit Deimos ; ensuite, la lune se serait réassemblée, mais avec une inclinaison nulle (ou proche). Mais cela ne peut pas non plus s’être produit trop longtemps après, car la résonance proto-Phobos-Deimos nécessite une faible inclinaison au départ.

“Quelque chose comme 3,5 milliards d’années est notre meilleure chance”, a-t-il déclaré à ScienceAlert. “Cela concorde parfaitement avec le calcul de Hesselbrock et Minton sur le moment où Mars avait une lune interne avec 20 fois la masse de Phobos”

Cette probable destruction et reformation à faible inclinaison de Deimos signifie également qu’il est peu probable que le bombardement d’un astéroïde ait causé la perturbation de l’orbite de la lune. Et un astéroïde qui serait passé par là aurait perturbé à la fois l’inclinaison et l’excentricité. L’excentricité de Deimos étant très faible, cela est également improbable.

Quant au proto-Phobos, il aurait été à nouveau écrasé gravitationnellement par Mars.

“Une fois que l’anneau a disparu, la lune a également commencé à tomber à cause des marées martiennes (tout comme Phobos)”, a déclaré Ćuk à ScienceAlert.

“Une fois qu’elle était trop proche de Mars, les forces de marée la séparaient pour former un nouvel anneau, et le cycle se répétait, probablement deux fois, pour arriver au Phobos que nous voyons.”

Cela signifie que le Phobos actuel s’est probablement formé il y a environ 200 millions d’années – et c’est un élément que les scientifiques peuvent utiliser pour tester la théorie.

L’agence spatiale japonaise, JAXA, prévoit d’envoyer une sonde sur Phobos en 2024. Cette sonde collectera des échantillons de surface et les ramènera sur Terre.

Ces échantillons de surface pourront ensuite être datés pour estimer l’âge de la surface de Phobos. Si elle n’a pas plus de quelques centaines de millions d’années, cela validerait la prédiction de l’équipe.

La recherche a été présentée à la 236e réunion de l’American Astronomical Society et a été acceptée dans The Astrophysical Journal Letters. Elle est actuellement disponible sur arXiv.