Global Color Mosaic of Triton prise par Voyager 2 en 1989. Crédit :NASA/JPL/USGS
Est-il temps de retourner sur Neptune et sa lune Triton ? Ça pourrait être. Après tout, nous avons des affaires inachevées là-bas.
Cela fait 30 ans que le vaisseau spatial Voyager 2 de la NASA a survolé la géante gazeuse et sa plus grande lune, et ce survol a posé plus de questions qu'il n'en a répondu. Peut-être que nous aurons des réponses en 2038, quand les positions de Jupiter, Neptune et Triton seront parfaits pour une mission.
La NASA délibère sur la prochaine mission dans son programme de découverte, en le réduisant à quatre possibilités :une mission pour étudier l'atmosphère de Vénus, un pour observer l'activité volcanique sur la lune Io de Jupiter, un pour cartographier la surface de Vénus et étudier sa géologie, et un pour explorer la lune Triton de Neptune.
La mission conceptuelle de Triton s'appelle Trident, et il rivalise avec les trois autres pour devenir une mission à part entière.
Neptune est une planète rarement visitée. En réalité, un seul vaisseau spatial a jamais visité. Voyager 2 a survolé Neptune en 1989, et nous a donné quelques aperçus alléchants de son étrange lune, Triton.
"Triton a toujours été l'un des corps les plus excitants et intrigants du système solaire, " dit Louise Prockter, directeur du Lunar and Planetary Institute/Universities Space Research Association à Houston. En tant que chercheur principal, Prockter dirigerait la mission Trident proposée. "J'ai toujours aimé les images de Voyager 2 et leurs aperçus alléchants de ce bizarre, lune folle que personne ne comprend, " a ajouté Prockter dans un communiqué de presse.
Triton est de loin la plus grande des lunes de Neptune. C'est en contre-rotation avec neptune, et est très probablement un objet capturé de la ceinture de Kuiper, plutôt qu'une lune in situ. La lune extérieure de Neptune, Neried, est sur une orbite très elliptique et n'est pas représentée. Crédit d'image :NASA/ESA/A. Feild, STScI
La mission Trident serait lancée en 2026, profitant d'un alignement rare et efficace entre Jupiter, Neptune, et Triton en 2038. Il ferait des survols de la Terre assistés par la gravité, Vénus et Jupiter avant de continuer vers Neptune. Tous ces survols propulseront le vaisseau spatial vers son objectif. Ensuite, il effectuerait un survol de Neptune et un survol de Triton. Malheureusement, le profil de la mission n'inclut pas d'orbiteurs ou d'atterrisseurs.
La trajectoire unique du vaisseau spatial signifierait que même avec un seul survol de Triton, il serait capable de cartographier presque complètement la surface de la lune. Il serait également capable de voler à moins de 500 km (310 miles) de la surface, à travers la mince atmosphère de Triton.
"Les concepteurs de mission et les navigateurs sont si bons dans ce domaine, " a déclaré William Frazier du JPL, ingénieur système de projet de Trident. "Après 13 ans de vol à travers le système solaire, nous pouvons parcourir en toute confiance le bord supérieur de l'atmosphère de Triton, ce qui est assez ahurissant."
Triton a une poignée de caractéristiques étranges qui demandent des explications.
La surface de Triton est très accidentée, marqué par des gouttes de glace montantes, failles et fosses volcaniques et coulées de lave composées d'eau et d'autres glaces. La surface est également extrêmement jeune et peu cratérisée, et pourrait être géologiquement actif aujourd'hui. Cette image Voyager montre le « terrain cantaloup » de la lune. Cette scène est de l'ordre de 150 mètres (500 pieds) de diamètre. Le relief vertical a été exagéré d'un facteur 25 pour faciliter l'interprétation. Crédit :NASA/JPL/Universities Space Research Association/Lunar &Planetary Institute
Lorsque Voyager 2 est passé devant Triton en 1989, il a repéré quelques éléments qui ont attisé notre curiosité. Il y a eu des éruptions d'azote gazeux et de poussière atteignant jusqu'à 8 km (5 miles) de hauteur. Seuls quelques cratères d'impact étaient visibles, et la surface avait été refaite à plusieurs reprises. Il y avait des crêtes, sillons, affleurements, plaines et plateaux, mais pas de variations de surface supérieures à 1 km.
"Triton est bizarre, mais pourtant étrangement pertinent, à cause de la science que nous pouvons y faire, " a déclaré Karl Mitchell Trident scientifique du projet au JPL. " Nous savons que la surface a toutes ces caractéristiques que nous n'avons jamais vues auparavant, qui nous motive à vouloir savoir « comment fonctionne ce monde ? » »
Les scientifiques ont reconstitué l'intérieur de Triton, trop, bien qu'il y ait beaucoup de choses qui nécessitent une confirmation et beaucoup qu'ils ne connaissent toujours pas. C'est probablement un corps différencié, ce qui signifie qu'il a une croûte, un manteau et un noyau. Mais le manteau est probablement de l'eau liquide, et il y a probablement assez de matières radioactives dans le noyau de Triton pour garder cette eau chaude. Il y a des preuves pour soutenir tout cela, mais une mission en clarifierait une partie, et j'espère répondre à d'autres questions.
Il y a plus d'étrangeté en ce qui concerne Triton. C'est en orbite rétrograde avec Neptune, ce qui signifie qu'il orbite dans le sens opposé de la rotation de Neptune. C'est la seule grande lune du système solaire à le faire. La seule explication de sa contre-rotation est qu'il s'agit d'un objet capturé de la ceinture de Kuiper plutôt que d'une lune in situ. Il est également fortement incliné par rapport à Neptune, décalé de 23 degrés.
Trois images granuleuses de la surface de Triton de Voyager 2. Il s'agit d'une séquence temporelle d'images prises à 45 minutes d'intervalle, du haut jusqu'en bas. Ils montrent un panache de matériau sombre ressemblant à un geyser atteignant une hauteur de 8 km (5 mi) au-dessus de la surface. Le nuage de matière dérive vers le bas vers la droite sur environ 150 km (100 miles) et semble devenir plus dense dans chaque image. Crédit :NASA/JPL
Et puis il y a l'ambiance. Triton a une atmosphère d'azote très mince, avec seulement des traces de monoxyde de carbone et de méthane. Les scientifiques pensent que l'atmosphère provient de la fonte de la glace d'azote à la surface, qui est recouvert d'une fine couche d'azote congelé recuit. Et l'ionosphère de la lune est remplie de particules chargées et est 10 fois plus active que n'importe quelle autre lune.
L'ionosphère active est l'une des qualités les plus mystérieuses de Triton. Normalement, cette activité est entraînée par le soleil. Mais Triton est si loin du soleil – 30 fois plus loin que la Terre – que quelque chose d'autre doit être à l'origine de toute cette activité.
Le problème est, nous savons tout cela grâce au simple survol de Voyager 2, à une distance de 40, 000 km (25, 000 milles) de Triton. Nous avons besoin de regarder de plus près pour en savoir plus sur cet étrange, lune capturée.
Dans leur travail, La NASA a identifié un certain nombre de questions prioritaires qui guident leurs choix de mission. Voici quelques-unes des questions prioritaires du groupe d'évaluation des planètes extérieures de la NASA :
Ces images de Voyager 2 montrent un gros plan d'une chaîne proéminente de caractéristiques volcaniques entourées de plaines volcaniques lisses formées de laves ou de dépôts de cendres d'eau ou d'autres glaces, comme le méthane ou l'ammoniac. Les plus petites fosses et dômes mesurent généralement 10 kilomètres (6 miles) de diamètre et ont un relief ne dépassant pas quelques centaines de mètres (plusieurs centaines de pieds). Les grandes dépressions à l'extrême gauche et à droite de la chaîne mesurent de 50 à 80 kilomètres (31 à 50 milles) de diamètre. Crédit :NASA/JPL/Universities Space Research Association/Lunar &Planetary Institute 
Un axe majeur de tout ce désir exploratoire est centré sur l'eau, et le potentiel manteau d'eau liquide de Triton.
Le groupe d'évaluation des planètes extérieures de la NASA a un ensemble spécifique de questions traitant de l'eau, mondes océaniques, et le rôle qu'ils jouent :
Il y a d'autres lunes océaniques suspectées dans le système solaire, comme Europe, Ganymède et Encelade. Mais Triton est beaucoup plus éloigné du soleil que ces autres lunes, et contrairement à ces lunes, L'océan souterrain de Triton s'est probablement développé après que Neptune l'a capturé. Comment ce processus s'est-il déroulé ?
Une nouvelle proposition de mission Découverte, Trident explorerait la plus grande lune de Neptune, Triton, qui est potentiellement un monde océanique avec de l'eau liquide sous sa croûte glacée. Trident vise à répondre aux questions décrites dans l'illustration graphique ci-dessus. Crédit :NASA/JPL-Caltech
"Comme nous l'avons dit à la NASA dans notre proposition de mission, Triton n'est pas seulement une clé de la science du système solaire, c'est tout un porte-clés :un objet capturé de la ceinture de Kuiper qui a évolué, un monde océanique potentiel avec des panaches actifs, une ionosphère énergique et un jeune, surface unique, " a déclaré Karl Mitchell, scientifique du projet Trident.
La mission Trident ne peut pas répondre à toutes ces questions à la fois. Mais il peut les attaquer. Les instruments qui composent la charge utile scientifique seront sélectionnés pour faire progresser notre compréhension du Triton sur plusieurs fronts, pas seulement l'aspect eau.
Dans le cas de Trident, le concept actuel fait appel à des caméras, deux spectromètres, un magnétomètre, et une expérience scientifique radio. Un spectromètre infrarouge cartographierait la surface, un spectromètre à plasma étudierait l'atmosphère, en particulier l'ionosphère active de Triton, et le magnétomètre détecterait n'importe quel océan souterrain.
Trident utiliserait sa caméra d'imagerie plein format pour capturer les mêmes panaches que Voyager 2 a photographiés, mais en plein "Neptune-shine, " lorsque la lumière réfléchie du soleil éclairera le côté obscur de Triton. Les scientifiques peuvent observer les changements depuis la dernière visite et en savoir plus sur l'activité de Triton.
Sur la photo ici sont Europa, Ganymède, et Encelade, trois lunes de notre système solaire avec des océans souterrains présumés. Les questions abondent sur leur habitabilité. Crédit :NASA/JPL
Il y a eu de nombreuses missions proposées à Neptune et Triton au fil des ans. Y compris Uranus et ses lunes, la paire de géantes de glace et leurs satellites représente la seule classe de planète que nous n'avons pas explorée dans notre système solaire. Et les explorer ne répondra pas seulement aux questions sur notre propre système. Le type d'exoplanète le plus couramment détecté jusqu'à présent sont les planètes de type Neptune. Alors quoi que nous apprenions sur Triton, une partie s'étendra à notre compréhension des exoplanètes.
La mission Triton n'est qu'un concept à ce stade. Et il est en compétition avec trois autres missions pour la sélection. D'ici l'été 2021, La NASA aura réduit le choix à deux finalistes, ou peut-être un gagnant.
L'ESA envisage une mission sur les deux géantes de glace de notre système solaire et leurs lunes. Les atmosphères Ice Giant sont façonnées par des dynamiques, processus chimiques et radiatifs que l'on ne trouve nulle part ailleurs dans notre système solaire. Les propriétés étranges du Triton le distinguent de ses pairs. Les images A et C sont des représentations en fausses couleurs des observations d'Uranus et de Neptune par Voyager 2, respectivement. Les images B et D ont été acquises par le télescope spatial Hubble en 2018. Crédit :Fletcher et al, 2020
Les propriétés inhabituelles du Triton ont beaucoup à nous apprendre sur l'évolution du système solaire, sur l'eau, l'habitabilité et le potentiel de vie dans le système solaire externe, loin du soleil. De notre grande distance, nous sommes obligés de deviner et de nous interroger sur cette étrange lune, et pour mélanger et re-mélanger nos quelques-uns, des images alléchantes de celui-ci.
Mais nous voulons plus de réponses. Et la seule façon d'obtenir de vraies réponses est d'y aller.
