Téthys

Téthys est la cinquième plus grande lune de Saturne et l'un des mondes les plus blancs et les plus purs du Système solaire — une boule d'environ 1 060 km de glace d'eau presque pure, orbitant au cœur de la famille de satellites glacés de Saturne. Avec une densité de seulement 0,98 g/cm³, à peine supérieure à celle de l'eau liquide, c'est l'un des grands corps connus les moins rocheux : si l'on fendait Téthys, on n'y trouverait guère que de la glace sur presque toute sa profondeur.

Pour sa taille modeste, elle porte deux des cicatrices les plus spectaculaires du système de Saturne — un cratère presque aussi large que la lune est profonde, et une fracture qui court sur presque toute sa circonférence. Toutes deux sont les témoins gelés d'une histoire ancienne violente, sur un monde qui a depuis à peine changé.

Un monde fait de glace

Téthys mesure environ 531 km de rayon moyen, à peu près la largeur de l'État américain de l'Arizona enroulée en sphère. Ce qui la distingue, c'est sa composition : sa densité, d'environ 0,98 fois celle de l'eau, est si faible que la lune doit être presque entièrement composée de glace d'eau, avec seulement quelques pour cent de roche mélangée. Cela en fait l'un des corps de glace les plus purs de cette taille dans tout le Système solaire.

Cette composition glacée se voit à la surface. Téthys est remarquablement brillante, réfléchissant plus de lumière solaire que la neige fraîche — un signe que son terrain est fait de glace propre à grain fin, maintenue fraîche en partie par une faible « neige » de grains de glace dérivant depuis les geysers de sa voisine Encelade. Sous cette surface éclatante, la température se situe près de −187 °C, assez froide pour que la glace d'eau se comporte comme de la roche solide et préserve intacts cratères et canyons pendant des milliards d'années.

Ulysse : un impact qui a failli la fendre en deux

La surface de Téthys est dominée par Ulysse, un colossal cratère d'impact d'environ 400 km de diamètre — près des deux cinquièmes du diamètre total de la lune. Un impact de cette ampleur sur un corps aussi petit aurait dû, en toute logique, le briser ; que Téthys ait survécu est en soi un indice sur sa constitution.

Contrairement aux cuvettes nettes des cratères plus jeunes, Ulysse est étonnamment plat et peu profond, son rebord affaissé et son pic central retombé vers le terrain environnant. Les planétologues interprètent cette forme adoucie et détendue comme la preuve que la glace de la lune était chaude et malléable au moment de la formation du cratère, s'écoulant lentement vers une forme sphérique au fil des âges qui suivirent.

Ithaca Chasma : un canyon enroulé autour d'une lune

Suivant un grand cercle qui passe par les pôles se trouve Ithaca Chasma, l'un des systèmes de canyons les plus longs du Système solaire par rapport à la taille de son hôte : une tranchée d'environ 100 km de large et de 3 à 5 km de profondeur qui s'étend sur plus de 2 000 km — enroulée sur près des trois quarts de la circonférence de Téthys. Fort à propos, elle porte le nom d'Ithaque, le royaume insulaire gouverné par Ulysse, reliant ainsi les deux grands repères de la lune dans le mythe homérique.

Son origine reste débattue. L'hypothèse dominante veut qu'Ithaca Chasma se soit formé lorsqu'un ancien océan souterrain a gelé solidement : l'eau se dilate en se transformant en glace, et ce gonflement aurait étiré et fendu la croûte cassante au-dessus. Une suggestion plus ancienne le liait directement à l'impact d'Ulysse, mais le comptage des cratères indique qu'Ithaca Chasma est plus ancien qu'Ulysse, ce qui rend un lien direct improbable. Quoi qu'il en soit, c'est le fossile d'une époque où l'intérieur de Téthys était plus actif que le monde gelé et silencieux que nous voyons aujourd'hui.

Des arcs rouges mystérieux

En avril 2015, alors que le changement de saisons éclairait enfin ses latitudes nordiques, la sonde Cassini de la NASA photographia quelque chose de totalement inattendu : un ensemble de fines traînées rougeâtres en forme d'arc, courant sur des centaines de kilomètres à travers la surface par ailleurs pâle et glacée. Larges de seulement quelques kilomètres, ces arcs rouges comptent parmi les éléments colorés les plus inhabituels observés sur l'une quelconque des lunes de Saturne.

Leur cause reste une question ouverte. Les scientifiques de Cassini ont proposé de la glace exposée chargée d'impuretés chimiques, ou de la matière dégazée de l'intérieur le long de fissures, mais aucune explication n'est établie. Ces arcs rappellent que même un corps longtemps considéré comme géologiquement mort peut encore receler de véritables mystères.

Verrouillée dans la danse de Saturne

Téthys fait le tour de Saturne une fois tous les 1,9 jour, à une distance d'environ 295 000 km, présentant toujours la même face à la planète, tout comme notre Lune le fait envers la Terre. Elle est prise dans une résonance d'inclinaison avec la plus petite lune interne Mimas — mais comme Téthys est bien plus massive, c'est l'orbite de Mimas qui en est surtout affectée, son inclinaison étant relevée tandis que Téthys n'est que très légèrement perturbée.

Plus curieux encore, Téthys partage son orbite avec deux minuscules lunes compagnes. Télesto la précède et Calypso la suit, chacune installée près de l'un des points de Lagrange stables, à 60 degrés le long de l'orbite — les mêmes points d'équilibre gravitationnel qui maintiennent en place les astéroïdes troyens de Jupiter. Téthys est l'un des rares mondes connus à encadrer de telles lunes « troyennes » co-orbitales.

Découverte et exploration

Téthys fut découverte le 21 mars 1684 par l'astronome italo-français Giovanni Cassini, qui la repéra la même nuit que Dioné et regroupa ses découvertes saturniennes sous le nom de « Sidera Lodoicea », les Étoiles de Louis, en l'honneur du roi Louis XIV. Le nom mythologique que nous utilisons aujourd'hui vint plus tard, lorsque John Herschel proposa de nommer les lunes de Saturne d'après les Titans et les géants de la légende grecque ; Téthys était une Titanide marine, fille d'Ouranos et de Gaïa.

La lune resta un simple point de lumière jusqu'à ce que les sondes Voyager 1 et 2 traversent le système en 1980 et 1981, renvoyant les premières images d'Ulysse et d'Ithaca Chasma. L'étude déterminante vint de l'orbiteur Cassini de la NASA et de l'ESA, qui étudia Téthys à plusieurs reprises entre 2004 et 2017, effectuant son approche ciblée la plus proche de 1 503 km le 24 septembre 2005 et cartographiant la lune dans le détail que nous lui connaissons aujourd'hui.

Comment la repérer

Téthys est bien au-delà de la portée de l'œil nu, mais elle est à portée d'une bonne lunette d'amateur. Sous un ciel sombre, un instrument d'environ 150 mm (6 pouces) ou plus la montrera comme un faible point près de Saturne, aligné le long des anneaux de la planète avec ses sœurs plus brillantes Dioné, Rhéa et Titan. Le défi vient de l'éblouissement de Saturne plutôt que de la distance de la lune : repousser la planète brillante juste hors du champ de vision rend les minuscules points de ses lunes internes bien plus faciles à repérer.