Rhéa

Rhéa est la deuxième plus grande lune de Saturne et la neuvième plus grande lune du Système solaire, et pourtant elle reste l'une des moins spectaculaires des grands satellites de la planète géante — pas de rivières de méthane comme Titan, pas de geysers d'eau comme Encelade, pas d'hémisphère noir comme charbon comme Japet. Ce que Rhéa offre à la place, c'est un registre quasi intact du passé violent du Système solaire externe, inscrit sur une ancienne croûte de glace d'eau brillamment cratérisée. Avec un rayon d'environ 764 km (un diamètre proche de 1 528 km), elle ne fait guère qu'un tiers de la taille de Titan, mais sa faible densité trahit un corps composé d'environ trois quarts de glace et d'un quart seulement de roche — une « boule de neige sale » gelée qui a peu changé en milliards d'années.

Elle est aussi le théâtre d'un jalon modeste mais bien réel : en 2010, Cassini échantillonna une ténue enveloppe d'oxygène et de dioxyde de carbone autour de Rhéa — la première fois qu'une sonde spatiale capturait directement des molécules d'une atmosphère porteuse d'oxygène sur un monde autre que la Terre.

Découverte par le Cassini qui l'explorerait plus tard

Rhéa fut découverte le 23 décembre 1672 par l'astronome italo-français Giovanni Domenico Cassini, le même observateur dont le nom serait porté trois siècles plus tard par le grand orbiteur de Saturne. Ce fut la deuxième lune saturnienne que Cassini repéra, après Japet en 1671. Il regroupa plus tard ses quatre découvertes saturniennes sous l'étiquette flatteuse de Sidera Lodoicea, les « Étoiles de Louis », en l'honneur de son mécène Louis XIV ; le nom mythologique Rhéa — la Titanide mère des dieux olympiens et compagne de Cronos, l'équivalent grec de Saturne — n'entra dans l'usage courant que bien plus tard, suggéré par John Herschel en 1847.

Pendant plus de trois siècles, Rhéa ne fut guère plus qu'un point de lumière. Cela changea avec le survol de Voyager 1 en 1980, qui renvoya les premiers portraits réels de son visage cratérisé, puis de façon décisive avec la sonde Cassini de la NASA/ESA, qui effectua des passages rapprochés répétés entre 2005 et 2013 et cartographia la lune dans un détail précis.

Un monde gelé et cratérisé

La surface de Rhéa est dominée par la glace d'eau et saturée de cratères d'impact, signe d'un terrain si ancien que les nouveaux impacts se contentent surtout d'effacer les plus anciens. Les données de Cassini indiquent que la lune est proche d'un mélange homogène de glace et de roche, avec une densité d'environ seulement 1,24 fois celle de l'eau — assez faible, et assez uniforme, pour qu'elle ne se soit peut-être jamais nettement séparée en un noyau rocheux et un manteau glacé. Rhéa est en fait une grosse boule de glace sale dont le degré de différenciation reste débattu.

Les plaines cratérisées portent deux cicatrices énormes et chevauchantes sur l'hémisphère opposé à Saturne : Tirawa, un bassin d'impact à anneaux multiples d'environ 360 km de diamètre, et l'ancien bassin Mamaldi, plus dégradé, d'environ 480 km de large, sur lequel Tirawa empiète partiellement. Tirawa est le plus septentrional et le moins dégradé des deux. Tous deux portent — comme les reliefs de Rhéa en général — des noms de figures créatrices tirées des mythologies du monde entier (ses chasmata portent les noms de lieux mythologiques sacrés), suivant le thème de dénomination adopté par l'Union astronomique internationale pour cette lune.

Falaises de glace et « la Bavure »

Lorsque Voyager aperçut de pâles traînées vaporeuses sur l'hémisphère arrière de Rhéa, beaucoup pensèrent qu'il s'agissait de dépôts de givre, faisant écho au « terrain vaporeux » observé sur la lune voisine Dioné. Les images plus nettes de Cassini en 2006 révélèrent la vérité : ces traînées sont des systèmes de fractures tectoniques brillantes — des chasmata — où la croûte s'est écartée et affaissée, exposant de la glace fraîche sur des parois de falaise culminant jusqu'à plusieurs centaines de mètres.

L'élément le plus frappant est Inktomi, un cratère à rayons d'environ 47 km de diamètre dans l'hémisphère sud, surnommé « la Bavure ». Considéré comme l'un des plus jeunes grands reliefs de Rhéa, son impact oblique a excavé de la glace sous-jacente pure et projeté un système de rayons d'éjecta brillants s'étendant sur des centaines de kilomètres, le faisant ressortir nettement par rapport aux environs plus anciens et plus poussiéreux.

La première atmosphère d'oxygène découverte au-delà de la Terre

En 2010, les instruments de Cassini détectèrent autour de Rhéa une exosphère extrêmement ténue, composée d'oxygène moléculaire et de dioxyde de carbone. Elle est d'une ténuité inimaginable — la densité d'oxygène y est environ mille milliards de fois inférieure à celle de l'air terrestre —, mais sa découverte fut historique : c'était la première fois qu'une sonde capturait directement des molécules d'une atmosphère porteuse d'oxygène sur un monde autre que le nôtre.

Cette chimie n'a rien à voir avec la vie. Des particules chargées piégées dans le puissant champ magnétique de Saturne balaient Rhéa et percutent sa surface glacée, brisant les molécules d'eau dans un processus appelé radiolyse et libérant de l'oxygène. Le dioxyde de carbone se formerait lorsque cet oxygène réactif se combine à de la matière riche en carbone dans la glace ou dans les particules incidentes. Des enveloppes d'oxygène comparables issues de la radiolyse de surface ont depuis été déduites sur d'autres lunes glacées, mais celle de Rhéa fut la première détectée directement.

Les anneaux qui n'en étaient probablement pas

En 2008, l'équipe de Cassini rapporta une possibilité intrigante : une chute symétrique des électrons détectés autour de Rhéa suggérait la présence d'un disque de débris en orbite, voire d'anneaux discrets distincts — ce qui aurait fait de Rhéa la première lune connue à posséder son propre système d'anneaux. C'était une affirmation véritablement surprenante. Les campagnes d'imagerie ciblées qui suivirent, cependant, recherchèrent la matière prédite sans rien trouver, et l'interprétation en anneaux est désormais généralement considérée comme non confirmée. Cet épisode rappelle utilement comment la science se corrige elle-même, même en cours de mission.

Orbite et observation

Rhéa fait le tour de Saturne une fois tous les 4,5 jours environ, à une distance d'environ 527 000 km, sur une trajectoire presque parfaitement équatoriale — son orbite n'est inclinée que de 0,35 degré. Comme la plupart des grandes lunes, elle est verrouillée gravitationnellement, présentant en permanence un hémisphère tourné vers Saturne, si bien que la même face avant fonce toujours dans les débris venant à sa rencontre. Les températures de surface ensoleillée n'atteignent qu'environ −174 °C, chutant vers −220 °C dans l'ombre permanente.

Pour un observateur amateur, Rhéa est à portée mais jamais un exercice trivial. Avec une magnitude d'environ 10, elle est invisible à l'œil nu, mais une petite lunette de 75 à 100 mm (3 à 4 pouces), par une nuit stable, peut la repérer comme un faible point semblable à une étoile près de la planète, une fois l'éblouissement de Saturne dompté par un grossissement suffisant. Après Titan, c'est la plus brillante des lunes de Saturne et la plus brillante des satellites glacés internes, se situant à l'extrémité externe de ce groupe interne avant le large écart qui mène jusqu'au lointain Titan.