Phobos

Phobos est la plus grande et la plus proche des deux petites lunes qui tournent autour de Mars, et l'un des satellites les plus étranges du Système solaire. Ce n'est pas une sphère mais un bloc de roche sombre, meurtri et déséquilibré, mesurant environ 27 sur 22 sur 18 km — assez petit pour que sa gravité faible, inférieure à un centième de celle de la Terre, permette à un astronaute déterminé de projeter une pierre directement en orbite autour de Mars. Nommée d'après la personnification grecque de la peur, fils et compagnon du dieu de la guerre Arès, elle escorte fort à propos la planète rouge.

Ce qui rend Phobos remarquable, ce n'est pas sa taille mais son destin. Elle orbite plus près de sa planète qu'aucune autre lune du Système solaire, file autour de Mars plus vite que Mars elle-même ne tourne, et chute lentement. Dans quelques dizaines de millions d'années, elle sera déchiquetée — un dénouement qui fait de cette petite lune condamnée l'un des corps les plus intéressants scientifiquement à la portée d'une sonde.

Découverte et dénomination

Phobos fut découverte le 17 août 1877 par l'astronome américain Asaph Hall, qui travaillait à l'Observatoire naval des États-Unis à Washington lors d'une approche rapprochée de Mars. Hall avait repéré quelques nuits plus tôt Déimos, la lune extérieure plus faible, et avait presque abandonné ses recherches par frustration ; selon son propre récit, son épouse Angeline Stickney l'exhorta à continuer, et il découvrit Phobos six nuits après sa jumelle. Les deux lunes tirent leur nom des fils jumeaux d'Arès qui personnifiaient la peur (Phobos) et l'épouvante (Déimos) dans la mythologie grecque.

L'épouse de Hall est honorée sur la lune elle-même : Stickney, l'énorme cratère qui domine l'une des extrémités de Phobos, porte son nom de jeune fille. Beaucoup des autres reliefs de la lune portent le nom de personnes liées à sa découverte, ou de personnages et de lieux tirés des Voyages de Gulliver de Jonathan Swift, dont les astronomes fictifs de Laputa avaient, par satire, attribué deux lunes à Mars plus d'un siècle avant que Hall ne les découvre réellement.

Un astéroïde capturé, ou des débris martiens ?

Phobos est extrêmement sombre, ne réfléchissant qu'environ 7 % de la lumière qu'elle reçoit, et sa surface correspond étroitement à une matière primitive riche en carbone, semblable à celle des météorites chondrites carbonées et des astéroïdes de type D de la ceinture externe d'astéroïdes. Cette ressemblance a longtemps suggéré l'histoire la plus simple : Phobos serait un astéroïde errant qui se serait trop approché de Mars et aurait été capturé. Le problème est que son orbite est presque circulaire et se situe presque exactement dans le plan équatorial de Mars, ce qui est difficile à obtenir par simple capture.

L'hypothèse rivale veut que Phobos et Déimos se soient agrégées à partir d'un anneau de débris projetés en orbite par un impact géant sur Mars — le même mécanisme général que celui qui aurait formé la Lune terrestre. Sa faible densité, d'environ 1,88 g/cm³, et une porosité interne estimée à près de 30 % évoquent un « tas de gravats » faiblement lié plutôt qu'une roche solide, cohérent avec une matière réagrégée à partir de fragments plus petits. Résoudre cette question est un objectif central des prochaines explorations.

Stickney et les sillons mystérieux

L'élément le plus frappant de Phobos est le cratère Stickney, d'environ 9 km de diamètre, sur un corps de seulement 22 km de large environ. L'impact qui l'a creusé a bien failli suffire à briser la lune ; de la poussière fine a depuis dérivé le long de ses parois internes, laissant des traînées sombres là où des blocs ont dévalé vers le fond du cratère.

De longs sillons parallèles rayonnent sur une grande partie de Phobos — typiquement moins de 30 m de profondeur, 100 à 200 m de large, et jusqu'à 20 km de long. Pendant des décennies, ces stries ont été considérées comme des fractures laissées par l'impact de Stickney. Des modélisations plus récentes suggèrent plutôt qu'elles ont été creusées par des chaînes de blocs projetés par l'impact, roulant et rebondissant à la surface, tandis que d'autres chercheurs avancent que certains sillons sont des vergetures dues aux contraintes de marée qui déchirent lentement la lune.

La lune la plus rapide et la plus proche — et une lune condamnée

Phobos orbite à seulement 9 376 km du centre de Mars, à environ 6 000 km au-dessus de la surface seulement — plus proche de sa planète qu'aucune autre lune connue. Elle boucle un tour complet en seulement 7 heures et 39 minutes, soit environ trois fois par jour martien. Comme elle tourne plus vite que Mars ne pivote, un observateur à la surface martienne verrait Phobos se lever à l'ouest et se coucher à l'est, traversant le ciel deux fois par jour, se déplaçant assez vite pour que ses phases soient visibles à l'œil nu. Phobos est verrouillée gravitationnellement, présentant en permanence la même face meurtrie tournée vers Mars.

Cette orbite basse et rapide est aussi fatale. L'interaction de marée avec Mars entraîne Phobos vers l'intérieur à environ 2 mètres par siècle. Dans environ 30 à 50 millions d'années, elle percutera la surface martienne ou, plus probablement, franchira la limite de Roche et sera déchiquetée par les marées en un anneau temporaire de débris encerclant la planète — un cas rare d'une lune dont nous pouvons déjà prévoir la destruction.

Les sondes qui l'ont visitée

Phobos a été photographiée par presque toutes les missions envoyées vers Mars. Mariner 9 a renvoyé les premières images détaillées en 1971, les orbiteurs Viking ont capturé des gros plans nets à la fin des années 1970, et des instruments plus modernes — la caméra HiRISE du Mars Reconnaissance Orbiter et la sonde Mars Express de l'ESA, qui a effectué des survols rapprochés répétés depuis 2004 — ont cartographié ses sillons et Stickney dans un détail précis. L'Union soviétique a consacré deux sondes, Phobos 1 et Phobos 2, à la lune en 1988 ; Phobos 2 a renvoyé quelques données avant que le contact ne soit perdu juste avant son approche rapprochée prévue. La tentative russe de retour d'échantillons Fobos-Grunt a échoué à quitter l'orbite terrestre en 2011.

Le prochain chapitre revient au Japon. La mission MMX (Martian Moons eXploration) de la JAXA doit être lancée fin 2026, se mettre en orbite autour de Mars, se poser sur Phobos pour y prélever plus de 10 grammes de matière de surface, et rapporter cet échantillon sur Terre vers 2031 — les tout premiers échantillons jamais rapportés du système martien. Si Phobos est bien constituée de débris martiens, une partie de cette matière pourrait même être Mars elle-même, ancienne, projetée dans l'espace par l'impact qui a créé la lune.