Les deux lunes de Mars, Phobos et Déimos, ont intrigué les chercheurs depuis leur découverte en 1877. Ils sont très petits :le diamètre de Phobos de 22 kilomètres est 160 fois plus petit que celui de notre lune, et Deimos est encore plus petit, avec un diamètre de seulement 12 kilomètres. "Notre lune est essentiellement sphérique, tandis que les lunes de Mars sont de forme très irrégulière, comme des pommes de terre, " dit Amirhossein Bagheri, doctorant à l'Institut de géophysique de l'ETH Zurich, ajoutant :" Phobos et Deimos ressemblent plus à des astéroïdes qu'à des lunes naturelles. "

Cela a conduit les gens à soupçonner qu'il s'agissait en fait d'astéroïdes capturés dans le champ de gravité de Mars. "Mais c'est là que les problèmes ont commencé, " dit Bagheri. Les objets capturés devraient suivre une orbite excentrique autour de la planète, et cette orbite serait à une inclinaison aléatoire. En contradiction avec cette hypothèse, les orbites des lunes martiennes sont presque circulaires et se déplacent dans le plan équatorial de Mars. Donc, quelle est l'explication des orbites actuelles de Phobos et Deimos ? Pour résoudre ce problème dynamique, les chercheurs se sont appuyés sur des simulations informatiques.

Calculer le passé

"L'idée était de retracer les orbites et leurs changements dans le passé, " dit Amir Khan, Senior Scientist à l'Institut de physique de l'Université de Zurich et à l'Institut de géophysique de l'ETH Zurich. Comme ça s'est apparu, les orbites de Phobos et Deimos semblaient s'être croisées dans le passé. "Cela signifie que les lunes étaient très probablement au même endroit et ont donc la même origine, " dit Khan. Les chercheurs ont conclu qu'un corps céleste plus grand était en orbite autour de Mars à l'époque. Cette lune d'origine a probablement été touchée par un autre corps et s'est désintégrée en conséquence. " Phobos et Deimos sont les restes de cette lune perdue, " dit Bagheri, qui est l'auteur principal de l'étude maintenant publiée dans la revue Astronomie de la nature .

Bien que facile à suivre, ces conclusions ont nécessité un travail préliminaire considérable. D'abord, les chercheurs ont dû affiner la théorie existante décrivant l'interaction entre les lunes et Mars. "Tous les corps célestes exercent des forces de marée les uns sur les autres, " explique Khan. Ces forces conduisent à une forme de conversion d'énergie appelée dissipation, dont l'échelle dépend de la taille des corps, leur composition intérieure et non des moindres les distances qui les séparent.

Aperçu de l'intérieur de Mars et de ses lunes

Mars est actuellement exploré par la mission InSight de la NASA, avec la participation de l'ETH Zurich :l'électronique du sismomètre de la mission, qui enregistre des tremblements de terre et peut-être des impacts de météorites, ont été construits à l'ETH. "Ces enregistrements nous permettent de regarder à l'intérieur de la planète rouge, " Khan dit, "et ces données sont utilisées pour contraindre le modèle de Mars dans nos calculs et la dissipation se produisant à l'intérieur de la planète rouge."

Les images et les mesures d'autres sondes martiennes ont suggéré que Phobos et Deimos sont constitués d'un matériau très poreux. A moins de 2 grammes par centimètre cube, leur densité est bien inférieure à la densité moyenne de la Terre, qui est de 5,5 grammes par centimètre cube. "Il y a beaucoup de cavités à l'intérieur de Phobos, qui pourrait contenir de la glace d'eau, " Khan suspecte, "et c'est là que les marées font dissiper beaucoup d'énergie."

En utilisant ces résultats et leur théorie raffinée sur les effets de marée, les chercheurs ont effectué des centaines de simulations informatiques pour suivre les orbites des lunes dans le temps jusqu'à ce qu'elles atteignent l'intersection, le moment où Phobos et Deimos sont nés. Selon la simulation, ce moment se situe entre 1 et 2,7 milliards d'années dans le passé. "L'heure exacte dépend des propriétés physiques de Phobos et Deimos, C'est, à quel point ils sont poreux ", dit Bagheri. Une sonde japonaise dont le lancement est prévu en 2025 explorera Phobos et renverra des échantillons sur Terre. Les chercheurs s'attendent à ce que ces échantillons fournissent les détails nécessaires sur l'intérieur des lunes martiennes qui permettront des calculs plus précis de leur origine.

La fin de Phobos

Une autre chose que leurs calculs montrent est que l'ancêtre commun de Phobos et Deimos était plus éloigné de Mars que Phobos ne l'est aujourd'hui. Alors que le plus petit Deimos est resté à proximité de son lieu de naissance, les forces de marée poussent le plus grand Phobos à s'approcher de Mars - et ce processus est en cours, comme l'expliquent les chercheurs. Leurs simulations informatiques montrent également le développement futur des orbites des lunes. Il semble que Deimos s'éloignera de Mars très lentement, tout comme notre lune s'éloigne lentement de la Terre. Phobos, cependant, s'écrasera sur Mars dans moins de 40 millions d'années ou sera déchiré par les forces gravitationnelles à l'approche de Mars.