Encelade
Cette image-mosaïque d'Encelade a été prise en 1981 par la sonde Voyager 2.
Caractéristiques orbitales (Époque J2000.0)
Type	Satellite naturel deSaturne
Demi-grand axe	238 020 km
Excentricité	0,00452
Période de révolution	1,370 d
Inclinaison	0,019 °
Caractéristiques physiques
Dimensions	513×503×497 km1
Masse	8,6×1019 kg
Masse volumiquemoyenne	1,608 x103 kg/m³1
Gravité à la surface	0,113 m/s2
Période de rotation	synchrone d
Albédo moyen	0,99 ± 0,062
Température de surface	moyenne 75 K min. 32,9 K max. 145 K3
Caractéristiques de l'atmosphère
Pression atmosphérique	vapeur d'eau : ~65% Dihydrogène : ~20% Autres : CO2, CO, N2
Découverte
Découvert par	William Herschel
Découverte	28 août 1789

Encelade (S II Enceladus) est un satellite naturel de la planète Saturne découvert par William Herschel en 1789. Il s'agit du sixième satellite de Saturne par la taille et du quatorzième par son éloignement.

Depuis la mission Voyager 2 et surtout la mission Cassini-Huygens arrivée en orbite saturnienne en 2004, Encelade est réputé pour posséder plusieurs caractéristiques étonnantes, dont une géologie très complexe jusque là insoupçonnée, et une activité qui reste toujours actuellement difficile à expliquer pour un corps de si petite taille (500 km de diamètre en moyenne). La sonde Cassini a d'ailleurs observé à sa surface des jets, qui pourraient être semblables à des geysers composés « d'une sorte d'eau carbonique mélangée à une essence de gaz naturel » selon l'agence Reuters⁴, et qui semblent indiquer la présence d'eau liquide sous la surface. Pour certains chercheurs, les trois ingrédients de la vie (chaleur, eau, molécules organiques) seraient donc présents sur Encelade⁵.

Selon les images de la sonde de Cassini, Encelade est recouvert d'une couche aux reflets bleutés, caractéristique de la neige d'eau fraîche. La neige serait épaisse d'une centaine de mètres, ce qui indique qu'il neige sur Encelade depuis au moins 100 millions d'années. Les geysers, et la source de chaleur souterraine qui les alimente, seraient donc actifs depuis très longtemps.

Encelade tourne autour de Saturne au sein de l'anneau le plus externe et le plus ténu de tous, appelé anneau E ; cet anneau serait alimenté en permanence en particules par les « éruptions volcaniques » actuelles (ou récentes) d'Encelade.

Ce satellite est l'un des quatre seuls objets du système solaire (avec le satellite de Jupiter, Io, celui de Neptune, Triton, et bien sûr la Terre) sur lesquels des éruptions ou des éjections de matière ont pu être directement observées.

Il tire son nom d'Encelade, un Géant de la mythologie grecque, vaincu par Athéna lors de la Gigantomachie (la guerre des dieux contre les Géants) et enseveli sous l'île de Sicile. On le connaît également sous les désignations Saturne II ou S II Enceladus.

Désignation

Le nom « Encelade » ainsi que ceux des sept satellites de Saturne connus à l'époque ont été suggérés par John Herschel, le fils du découvreur William Herschel, dans une publication de 1847^6,7.

Par la suite, les formations géologiques d'Encelade ont été nommées d'après des personnages et des lieux du recueil de contes persan les Mille et une nuits⁸.

Observation

Pour un observateur terrestre, la magnitude apparente d'Encelade à l'opposition est de +11,7^m9, il n'est donc jamais visible à l'œil nu. Suivant les conditions d'observation et la « qualité du ciel », un télescope de 300mm de diamètre est en général nécessaire pour réussir à l'apercevoir.

Puisqu'il fait le tour de Saturne en 1,37 jours (soit un peu moins de 33 heures), il est possible, au cours d'une même nuit d'observation, de se rendre compte du mouvement d'Encelade autour de sa planète pour peu que la durée de visibilité soit suffisamment longue.

Chronologie de l'exploration d'Encelade

Avant le début des années 1980, Encelade n'avait jamais été vu autrement que comme un minuscule point blanc orbitant autour de Saturne. Les seules données connues étaient les caractéristiques de son orbite, et une estimation de sa masse, sa densité et son albédo.

Les premières images d'Encelade prises par des engins spatiaux furent celles des deux sondes du programme Voyager. Voyager 1 ne put obtenir que des clichés lointains et de faible résolution en décembre 1980. Toutefois, le fait que ces images montraient une surface lisse, apparemment dépourvue de relief, alors qu'à des résolutions équivalentes des cratères pouvaient être observés à la surface de tous les autres satellites observés par Voyager 1 constituait déjà un indice de la relative jeunesse de sa surface¹¹.

En août 1981 Voyager 2 réussit à saisir des images de bien meilleure résolution, suffisamment détaillées pour révéler que, contrairement par exemple à Mimas qui possède une surface vieille, sombre et abondamment cratérisée, la surface d'Encelade est plutôt lisse, jeune etbrillante, et le satellite montrait des signes évidents d'activité récente (à l'échelle de temps géologiques). Cette découverte fut à l'époque une grande surprise pour la communauté scientifique, aucun modèle ne pouvant alors expliquer qu'un corps aussi petit et aussi froid puisse être encore en activité.

L'étude détaillée d'Encelade dut ensuite attendre l'arrivée en orbite saturnienne de la sonde Cassini le 30 juin 2004. Compte tenu des observations réalisées à partir des images prises par Voyager 2, Encelade était considéré comme un objectif de première importance par les scientifiques et planificateurs de la mission Cassini, et plusieurs survols rapprochés, à des distances inférieures à 1500 kilomètres, furent programmés. Les moteurs de la sonde furent même mis à contribution pour réduire la distance de passage lors du survol du 14 juillet 2005 afin de la ramener à 172 kilomètres environ, nettement inférieure à celle initialement prévue (~1000 km).

En 2006, des geysers composés de particules très fines de glace (éjectées dans l'espace à plus 200 km de la surface) furent découverts dans la région australe d'Encelade. Pour les étudier, les scientifiques planifièrent un survol audacieux de la sonde le 12 mars 2008, à seulement 48 km de la surface, par Cassini. Les premiers résultats révélèrent une température plus élevée que prévue et la présence de composés organiques voire d'eau liquide (France Inter La tête au carré 31/03/2008). D'autres survols à plus basse altitude sont programmés pour 2008 et au-delà, dans le cadre de la mission étendue de la sonde (après le 30 juin 2008).

Objectifs de la mission Cassini-Huygens

Les scientifiques de la mission Cassini-Huygens se sont fixés les objectifs principaux suivants à propos d'Encelade¹² :

• Cataloguer et analyser les caractéristiques et l'histoire géologique d'Encelade ;
• Définir les différents processus physiques qui ont conduit au façonnage de sa surface ;
• Étudier la composition et la distribution des matériaux constituant la surface – en particulier les zones sombres peut-être riches en matières organiques, ainsi que la glace ;
• Déterminer la composition globale et la structure interne du satellite ;
• Étudier les interactions d'Encelade avec la magnétosphère de Saturne et son système d'anneaux.

Caractéristiques physiques

Orbite

Représentation schématique de l'orbite d'Encelade (en rouge) autour de Saturne, vue par dessus.

Encelade fait partie des satellites majeurs internes du système saturnien, et se situe en quatorzième position par ordre d'éloignement à partir de Saturne ; il orbite à l'intérieur de l'anneau E, le plus externe de tous, à l'endroit où la densité de matière est maximale au sein de cette couronne très large mais très ténue.

Encelade se trouve de plus en résonance 2:1 avec une autre lune de Saturne, Dioné, il parcourt donc exactement deux orbites pendant que Dioné de son côté fait un tour autour de la planète.

La distance moyenne entre Encelade et Saturne est d'environ 180 000 kilomètres, soit trois fois le rayon de cette planète, dont il fait le tour en 32 heures 53 minutes environ. Comme beaucoup de satellites naturels, Encelade est en rotation synchrone autour de Saturne, la durée de son orbite étant égale à celle de sa rotation sur lui-même, il présente ainsi toujours la même face vers la planète, comme le fait la Lune avec la Terre par exemple.

L'orbite d'Encelade est quasiment circulaire, avec une excentricité de seulement 0,0045, et est incliné de 0,019° par rapport au plan de l'équateur de Saturne.

Encelade orbite à l'intérieur de l'anneau E, à l'endroit où celui-ci est le plus dense.

Forme et dimensions

Comparaison à l'échelle de la taille d'Encelade et de celle de la Grande-Bretagne.

Encelade est un satellite plutôt petit, avec un diamètre moyen de 500 kilomètres, soit presque sept fois inférieur à celui de la Lune. Ces dimensions réduites lui permettraient de tenir à l'intérieur des États du Colorado ou de l'Arizona, voire sur l'île de Grande-Bretagne comme le montre l'illustration ci-contre.

Il s'agit du sixième satellite de Saturne par ordre de masse et de diamètre décroissant, après Titan (5150 km de diamètre), Rhéa (1530 km), Japet(1440 km), Dioné (1120 km) et Téthys (1050 km). C'est également l'un des plus petits satellites sphériques du système interne, tous les autres satellites plus petits ayant une forme irrégulière (mis à part Mimas avec ses 390 km de diamètre).

Les dimensions précises du satellite, qui ont été calculées à l'aide des images du limbe prises par l'instrument ISS (sous-système d'imagerie scientifique) de la sonde Cassini sont de 513 (a)×503 (b)×497 (c) km¹. La dimension (a) correspond au diamètre du côté (toujours le même) tournée en direction de Saturne, (b) au diamètre du côté face à l'orbite, et (c) au diamètre entre les pôles. Encelade a donc globalement la forme d'un ellipsoïde aplati aux pôles.

Surface

Les images prises par Voyager 2 en août 1981 étaient les premières à fournir des observations topographiques intéressantes de la surface d'Encelade. L'illustration du tableau en début d'article est une mosaïque en fausse couleur des meilleurs clichés pris par la sonde. L'examen des données de Voyager a montré que la surface d'Encelade est constituée de plusieurs types de terrains, certains secteurs étant fortement cratérisés (donc vieux), tandis que d'autres sont totalement dépourvus de cratères d'impact (donc de formation récente). Ces zones, anciennes ou récentes, montrent toutes des signes de déformations très complexes et très variées, parfois de type cassant (failles, rifts, ...) parfois de type ductile (rides et sillons).

Compte tenu des modèles théoriques sur la fréquence des impacts météoritiques dans cette partie du système solaire, l'absence de cratère dans les plaines montre que certaines de ces régions sont âgées de moins de 100 millions d'années¹³, et qu'il existe donc un processus, probablement de « volcanisme aqueux », qui permet le renouvellement de la surface, et qui expliquerait que la glace « propre » reste dominante à la surface d'Encelade.

La glace récente et « propre » qui recouvre la surface confère à Encelade l'albédo le plus élevé de tous les objets du système solaire (albédo géométrique visuel de 0,99±0,06²). En conséquence, puisqu'il reflète la quasi-totalité du rayonnement qu'il reçoit de la part du Soleil, la température moyenne à sa surface est extrêmement faible, de l'ordre de 75 K à « midi » (soit -198℃).

Les observations réalisées durant les trois premiers survols rapprochés d'Encelade par la sonde Cassini ont permis d'étudier les formations géologiques à sa surface avec bien plus de détails qu'auparavant, la découverte la plus spectaculaire et la plus importante étant probablement l'étrange région du pôle sud, qui semble à la fois très torturée et très active.

Désignations des caractéristiques géologiques

Les formations géologiques d'Encelade tirent leurs noms de personnages et de lieux présents dans le recueil de contes persan les Mille et une nuits⁸. Les types de terrain suivants sont officiellement reconnus par les scientifiques :

• Cratères ;
• Fossae (singulier fossa) : dépressions ou rifts longs et étroits ;
• Planitiae (singulier planitia) : plaines relativement dépourvues de cratères ;
• Sulci (singulier sulcus) : longues bandes curvilignes ridées ou plissées.

Ces désignations et les noms propres assignés à certaines régions ont été officiellement définis en 1982, peu de temps après le survol par Voyager 2. Les formations découvertes par la sonde Cassini n'ont pas encore officiellement reçu de nom.