Cassini - Association d`astronomie
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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 63 Merci pour votre attention 64