Cassini - Association d`astronomie

Cassini Huygens
10 ans de mission
autour de Saturne et Titan
Jean-Pierre LEBRETON
Chercheur associé au LPC2E
(CNRS-Université d’Orléans)
[email protected]
Chercheur associé au LESIA,
Observatoire de Paris-Meudon
[email protected]
Le Système Solaire
© NASA / notre-planete.info
Solar Orbiter
ExoMars
Smart-1
JUICE
Investigating Jupiter
and its icy Moons
Giotto
Cassini et Huygens
Christiaan Huygens
(1629-1695) Dutch
scientist, who
discovered the true
nature of Saturn’s
rings, and in 1655,
Titan
Giovanni Domenico Cassini
(1625-1712), Italo-French
astronomer, who discovered
several of Saturn’s satellites:
Iapetus, Rhea, Tethys and
Dione. In 1675, he
discovered what is today
called “Cassini Division” the
gap in-between the two
main rings of Saturn
Solar System Missions Division
Les 8 planètes: caractéristiques
physiques
Planète
Rayon
Masse (1024
équatorial (km) kg)
Densité
(eau=1)
Jour Sidéral
Durée
Orbite
Mercure
2440 (0,38)
0,33 (0,055)
5,427
58,64 j
88 j
Venus
6051 (0,95)
4,87 (0,857)
5,2
-243 j
224,7 j
Terre
6378 (1)
5,97 (1)
5,515
23h56min
1a
Mars
3396 (0,533)
0,6 (0,107)
3,93
24h37min
1,88 a
Jupiter
71492 (11,2)
1890 (317)
1,326
9h55min
11,86 a
Saturne
60268 (9,45)
568 (95)
0,687
10h47min
29 a 165 j
Uranus
25559 (4)
86,8 (14,5)
1,27
-17h14min
84,32 a
Neptune
24764 (3,88)
102 (17,15)
1,638
16h6min
164 a 323 j
http://fr.wikipedia.org/wiki/Système_solaire
Les 8 planètes: Caractéristiques des
atmosphères
Planète
Pression à la Caractéristiques de l’Atmosphère
surface (Pa)
Nombre de
satellites naturels
connus
(découverts)
Mercure
10-9
K (31,7%), Na(24,9%), O(9,5%), Ar(7%)
0
Venus
9,3 106
CO2(96,5%), N2(3,5%), SO2(150
ppm),Ar(70 ppm), H2O(20 ppm)
0
Terre
101 325
N2(78%), O2(20,95), Ar(0,93%), CO2(400
ppm), H2O (1-4 %)
1
Mars
30 à 1 155
CO2(95,3%), N2(2,7%), Ar(1,6%), O2(0,13)
2
Jupiter
H2 (86%), He (13%), CH4,H2O, NH3
67
Saturne
H2 (> 93%), He (>5%), CH4,H2O, NH3
62 (200)
Uranus
H2 (83%), He (15%), CH4(2,3%), NH3
27
Neptune
H2 (80%), He (19%), CH4(1,5%), HD, NH3
14
http://fr.wikipedia.org/wiki/Système_solaire
Terre
Lune
L’Orbiteur Cassini de la NASA
La sonde Huygens de l’ESA
01/05/2014
Session PS1.2. Mass Spectrometers in the Solar System:
A session in Honor of Hasso Niemann
Trajectoire de Cassini-Huygens
Le périple de Rosetta : 12 années de Voyage vers sa comète,
la comète 67P/Churuymov-Gerasimenko
Solar System Missions Division
30 Juin - 1er Juillet 2004
Solar System Missions Division
SOI
Solar System Missions Division
SOI
Solar System Missions Division
Cassini-Huygens : 10 ans d’exploration
La trajectoire de Cassini autour de
Saturne (1)
-
SOI + probe release (Jul. 04, Jan. 05)
Occultation orbits (Feb 05-Sep05)
Petal rotation (Oct 05 – July 06)
180° transfer (Aug. 06 – Jun 07)
High inclination (Aug 07 – July 08)
La trajectoire de Cassini autour de
Saturne (2): 2004-2017
Ou est Cassini aujourd’hui ?
• "Eyes on the Solar System."
Mission Huygens pendant la 3eme orbite
autour de Saturne
14 Janvier 2005: Descente et atterrissage
110-0 km
3eme Parachute
(2h13min)
156 km
1er Parachute
(2 sec)
155-110 km
2eme Parachute
(15 min)
Données via Cassini: 2h28min de descente et 1h12min sur la surface
Signal via telescopes radio: 5h42min, y inclus 3h14min sur la surface
14 janvier 2005: Atterrissage de Huygens à la surface de Titan
Date historique dans l’exploration spatiale:
Atterrissage le plus lointain dans le système solaire
Premier atterrissage sur une autre lune que la nôtre
Atmosphère: N2 et CH4
Température: - 180 C
Pression: 1. 5 bar
First Landing on Outer Planet Moon:
Huygens Probe 360° Panorama
2h 27m descent
1h 12m data from surface
5h 52m radiometric signal
~25 km
Comment Huygens a levé le voile de brume
de Titan’s ?: descente et atterrissage
La Surface!
Huygens a détecté du methane (CH4) qui s’est évaporé après
l’atterrissage
La matière à la surface est
constituée d’un mélange
de grains de glace d’eau et
de glaces d’hydrocarbures.
Forte évidence d’erosion,
signe d’une activité
fluviale.
26
Ligeia Mare
27
First Ever Probing Depth of Titan Sea
Ligeia Mare
Des vagues sur les lacs de Titan ?
29
Titan's
Grand nuages au pôle nord
2006)Pole Cloud
Giant(Dec
North
30
Vortex au Pôle Sud (Dec. 2012)
31
Les Modèles de simulation de
Circulation Globale (GCM)
marchent bien !
Forget, EGU 2014
Titan
Titan IPSL Global Cilimate Model
Hourdin et al. 1995, 2004 Lebonnois
et al., 2003, 2013, Rannou et al.
2002, 2004, 2006
Observations
10am
Huygens
2005
Potential Temperature (K)
Adiabat
Charnay and
Lebonnois 2012
Lapse Rate (K km-1)
Observations
10am
GCM
Huygens
2005
Potential Temperature (K)
Adiabat
GCM
Charnay and
Lebonnois 2012
Lapse Rate (K km-1)
Un océan d’eau sous la couche de glace?
Encelade
36
Découverte de l’activité d’Encelade
37
Enceladus’ jets
38
Enceladus’ Plume Output Modulated by Elliptical Orbit
VIMS Image
VIMS Image
Ellipticity highly
exaggerated
Enceladus
When Enceladus is further
from Saturn, fissures are
pulled open, more material
escapes from the moon
Plume
Interperative drawing
When Enceladus is closer to
Saturn, and the fissures are
pushed shut, less material
escapes from the moon
39
Hedman et al. An observed correlation between plume activity and tidal stresses on Enceladus (Nature 2013)
Liquide sous la croute de glace sur
Encelade
ble World
Un océan d’eau liquide profond de
8-10-km, 40-50 km sous la surface
(croûte de glace d’eau)
Eau liquide en contact direct avec
le noyau rocheux (comme au fond
des océans sur Terre)
Ocean
Ice Crust
Water jets
“The Gravity Field and Interior Structure of Enceladus,” Luciano Iess, et al., Science, April 4, 2014
40
Titan and Enceladus:
Redefining the Habitable Zone
• Cassini has discovered
– liquid water oceans beneath the
icy crusts of Titan and Enceladus
– organic molecules upwelling from
their interiors
– hydrocarbon lakes & seas on Titan
– water vapor plumes erupting
from salty oceans on Enceladus
• The habitable zone now includes some
of the icy moons in the outer solar
system
41
Quelques Belles Images de
Saturne
42
43
44
45
46
Colors Reversing as Seasons Change
47
Saturn’s Hexagon and Hurricane
~1250 Km
48
Illustration de la magnétosphère
49
Six orages d’envergure planétaire ont été observés
à ce jour avec une périodicité voisine de 30 ans
(un par année saturnienne)
1876
1903
1933
1960
1990
2010
L’orage équatorial
de 1990 observé
par le Télescope
Spatial Hubble
Observation faite le 13 décembre 2010 avec un T280
par C. Go (Philippines)
Image Cassini/WAC
24 décembre 2010
Étendue estimée de la GWS :
- 10 000 km en latitude
- 17 000 km en longitude
Elle est devenue
comparable à la
!
25 février 2011
Plus de 8 mois après son déclenchement,
la perturbation est encore visible
Période de rotation de Saturne.
Observations de l’expérience de
détection des ondes radio
Saturn Kilometric Radiation Periods Converged after Storm
Saturn exhibited dual rotation periods for North and South, that have now merged.
57
Shadows on the Rings Show Vertical Relief
Edge waves ~4 km
above ring plane
Daphnis
Bright Feature Discovered at Edge of Ring
Cassini discovered
and tracked a bright,
extended feature at the
very outer edge of
Saturn’s A Ring
Discovery image taken in
April 2013
Murray et al 2014, Icarus
59
A New Moon is Born???
Bright ring feature appears to
be associated with the birth of
a small, icy infant moon
• The object, nicknamed “Peggy,”
disturbs nearby ring particles at
ring edge
• “Peggy” is ~2 km across and
creates an entourage of particles
that stick together in a bright arc
about 1,200 km long and about 10
km wide
• Planets may form in a similar
fashion from a ring-like disk
orbiting a star
“The discovery and dynamical evolution of an object at the
outer edge of Saturn’s A ring,” Murray, C.D., Cooper, N.J.,
Williams, G.A., Attree, N.O., Boyer, J.S., Icarus (2014), doi: 60
http://dx.doi.org/10.1016/j.icarus.2014.03.024
61
Les 4 dernières années de Cassini
FY14 FY15 FY16
FY17
• Explore new seasons at Saturn and
Titan until northern summer solstice
• Titan: Look for waves on lakes and
seas; measure depth of largest lake
• Enceladus: Sample plume emission for
last time; best high resolution view of
north pole
• Rings: Best lighting angle on lit rings
(spring 2015 onward)
• Late, close orbits provide completely
new, in-situ measurements
• Without Cassini, these types of
observations could not be fulfilled for
decades to come
To view video of coming
attractions, visit
http://saturn.jpl.nasa.gov
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Merci pour votre attention
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