Pas grand monde, à l'Ouest - et surtout aujourd'hui - n'a probablement jamais entendu parler de l'astrophysicien ukrainien Iossif Chklovski (1916-1985). Pourtant, c'était un grand radioastronome soviétique dont les travaux portaient sur les supernovae et les pulsars, célèbre en son temps notamment pour avoir coécrit en 1966 un livre avec Carl Sagan, Intelligent Life in the Universe, et pour son implication dans l'équivalent du programme Seti, en URSS, avec son collègue et collaborateur, le beaucoup plus célèbre Nikolaï Kardachev.

Pas grand monde ne se souvient probablement aussi qu'en 1958, Iossif Chklovski avait fait grand bruit - un peu comme Avi Loeb de nos jours avec les observations de comètes interstellaires comme 3I/Atlas) - en suggérant que le satellite de Mars, Phobos, pourrait être une structure artificielle. En effet, il avait fait un premier calcul pour tenter de comprendre l'observation d'un léger ralentissement du mouvement orbital de Phobos sous l'effet des forces de marée de la Planète rouge, calcul qui impliquait que celui-ci était creux - une impossibilité pour un objet naturel.

Mars possède deux satellites naturels, Phobos et Deimos. Leur origine est encore discutée dans la communauté scientifique. © Nasa, JPL-Caltech

Les progrès dans la connaissance de Phobos avaient finalement permis de réfuter cette hypothèse à la fin des années 1960. Toujours est-il que de temps en temps, Phobos revient sur le devant de la scène comme le montre une publication, une étude mise à la une de la revue Astronomy & Astrophysics et dont une version existe en accès libre sur arXiv. On la doit à un duo de chercheurs du laboratoire Lagrange du CNRS Terre & Univers et de l'Observatoire de la Côte d'Azur (OCA), Harrison Agrusa et Patrick Michel, comme le mentionne également un communiqué de l'OCA au sujet de cette publication.

Phobos sera détruite dans quelques dizaines de millions d'années ?

Rappelons au passage que les deux lunes martiennes ont été découvertes il y a près de 150 ans par l'astronome américain Asaph Hall. Phobos (phobia, la peur, en grec) et Deimos (la terreur), les deux jumeaux que le dieu Arès (Mars pour les Romains) eut avec la déesse Aphrodite (Vénus pour les Romains), ont servi d'inspiration pour nommer ces deux satellites de la Planète rouge.

Lorsque le télescope spatial Hubble a observé Mars proche de l'opposition en mai 2016, un compagnon discret a terni l'image. Phobos, personnification grecque de la peur, est l'une des deux minuscules lunes en orbite autour de Mars. En 13 poses sur 22 minutes, Hubble a capturé un timelapse de Phobos parcourant son orbite de 7 heures et 39 minutes. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Centre de vol spatial Goddard de la NASA/Katrina Jackson

Phobos est en orbite autour de Mars à seulement 9 000 kilomètres d'altitude, ce qui en fait le satellite le plus proche d'une planète à travers tout le Système solaire.

Alors que les forces de gravitation conduisent notre Lune à s'éloigner de la Terre, dans le cas de Phobos elles tendent à le rapprocher de Mars d'environ deux mètres chaque siècle. Tant et si bien que l'on pensait, jusqu'à présent, que d'ici 30 à 50 millions d'années, ce petit corps céleste sera passé sous la fameuse limite de Roche. Sa propre gravité, et in fine les forces de cohésion de la matière qui le compose, ne pourront alors plus s'opposer aux forces de marée de la Planète rouge qui le mettront en pièces.

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Dans les grandes lignes, ce scénario de destruction de Phobos et sa causalité n'a pas changé, mais le calendrier prévu, si ! C'est ce qu'explique le communiqué de l'OCA, dont nous reprenons en grande partie les explications.

La lune Phobos sera détruite plus tôt et à plus grande distance selon les chercheurs qui se basent sur de nouvelles simulations numériques pour faire cette affirmation.

Figure 5 de la publication : capture d’écran d’une simulation d’un modèle de « tas de débris » de Phobos érodé par les forces de marée de Mars. Sur cette image, l’observateur regarde depuis le pôle de rotation de Phobos, Mars étant orientée vers la gauche. Les couleurs indiquent l’accélération subie par chaque particule. L’animation complète est disponible dans la publication. © H. Agrusa, P. Michel

Un laboratoire pour prédire le destin des petites lunes

Ces « simulations numériques et des estimations analytiques, partent de l'hypothèse que les propriétés physiques de Phobos, en particulier une faible résistance, sont identiques à celles d'astéroïdes récemment visités... Jusqu'à présent, les modèles prédisaient sa destruction à proximité immédiate de Mars, près de la limite théorique de Roche (environ 1,6 rayon martien). Cependant, cette nouvelle étude, révèle que Phobos commencera à se disloquer dès 2,2 rayons martiens (soit ~7 500 kilomètres du centre de Mars) ».

En fait, au cœur des nouvelles prédictions vient le fait que l'on a changé de modèle pour la description des petits astéroïdes depuis les dernières missions spatiales qui les ont étudiés de plus près.

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Si Phobos est bien un de ces petits corps célestes capturés par Mars jadis, sa structure serait en fait celle d'un agglomérat de roches liées entre elles par leur propre attraction.

Au final, plus fragile qu'on ne le pensait, Phobos subirait une destruction progressive plutôt que brutale, « ouvrant la voie à des scénarios inédits, comme une érosion collisionnelle accélérée par les débris arrachés », selon toujours les mots du communiqué de l'OCA.

On devrait en savoir plus au cours de la décennie des années 2030 car la mission MMX (Martian Moons eXploration) de la Jaxa, dont le lancement est prévu fin 2026, étudiera Phobos et Deimos en détail.

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Les données acquises à ce moment-là pourraient de plus nous permettre de savoir enfin si Phobos est un objet capturé ou ré-accrété après un impact géant sur Mars. Dans cette dernière hypothèse, sa composition sera proche de celle de Mars.

Le communiqué de l'OCA se conclut en expliquant : « Cette étude ne concerne pas seulement Phobos. Elle offre un cadre théorique inédit pour comprendre le destin des petites lunes irrégulières du Système solaire, comme celles de Saturne ou Jupiter. Elle souligne aussi l'importance des missions spatiales dédiées aux petits corps, qui permettent de tester les modèles de mécanique céleste et de formation planétaire. Phobos est un laboratoire naturel pour étudier les processus d'évolution et le destin des satellites. »

Comment se sont formées Phobos et Deimos, les lunes de Mars ? La mission Martian Moons eXploration (MMX) vise à répondre à cette question. Développée par l’agence spatiale japonaise (Jaxa), la sonde explorera Phobos depuis son orbite et collectera des échantillons à sa surface. À son bord se trouve le rover Idefix, fruit d’une collaboration entre le Centre aérospatial allemand (DLR) et l’agence spatiale française (Cnes). Idefix se posera sur Phobos, analysera les propriétés de sa surface et contribuera à la sélection d’un site d’atterrissage approprié pour le vaisseau porteur de MMX. Le lancement de la mission MMX est prévu depuis le centre spatial de Tanegashima, au Japon, en 2026. Cette animation illustre le déroulement prévu de la mission : du voyage vers Mars et ses lunes à l’exploration de Phobos depuis l’orbite et à sa surface par le rover Idefix, en passant par la collecte d’échantillons par le vaisseau porteur et son retour sur Terre. © German Aerospace Center (DLR)