Japet (S VIII Japet ; désignation internationale Iapetus) est un satellite naturel de Saturne, le troisième plus grand satellite de la planète par la taille. Il fut découvert le par Jean-Dominique Cassini.
Japet est principalement connu pour sa coloration, l'un de ses hémisphères étant particulièrement brillant tandis que l'autre est très sombre. La sonde Cassini a dévoilé d'autres caractéristiques rares, comme une crête équatoriale courant le long de la moitié du satellite. Il s'agit également du plus grand corps du Système solaire à ne pas être en équilibre hydrostatique, surpassant par son diamètre la quasi-totalité des candidats au statut de planète naine.
Caractéristiques physiques
Dimensions Les mesures actuelles du diamètre de Japet suivant trois axes donnent , avec un diamètre moyen de . Ces mesures pourraient cependant être imprécises à l'échelle du kilomètre car la totalité de la surface de la lune n'a pas été photographiée dans une résolution suffisamment élevée. À la différence de la plupart des satellites de taille comparable, Japet n'est ni sphérique, ni ellipsoïdal, mais possède un équateur protubérant et des pôles écrasés. De plus, la crête qui court le long de son équateur est tellement haute qu'elle déforme la forme de la lune, même à distance.
Masse La masse de Japet est estimée à . Avec un rayon moyen de , la masse volumique du satellite n'est que de , proche de celle de l'eau. Une masse volumique aussi faible, similaire à celle de Rhéa, indique que le satellite est principalement composé de glace et d'une faible quantité de matière rocheuse (environ 20 %).
Coloration thumb|left|Mosaïque d'images prises par la sonde Cassini, mettant en évidence l'hémisphère brillant de Japet ainsi qu'une partie de la région sombre, visible sur la droite de l'image. La différence de couleur entre les deux hémisphères de Japet est la caractéristique principale du satellite. L'hémisphère situé dans la direction de son déplacement autour de Saturne est très sombres (albédo compris entre 0,03 et 0,05) avec une légère coloration rouge-brun. L'hémisphère opposé à cette direction, ainsi que les pôles, sont très brillants (albédo de 0,5 à 0,6, presque aussi brillant qu'Europe). Ainsi, la magnitude apparente de l'hémisphère brillant atteint 10,2 et celle de l'hémisphère sombre 11,9. Le motif de coloration est analogue à un symbole yin-yang sphérique ou aux deux sections d'une balle de tennis. La partie sombre est appelée Cassini Regio et la partie claire Roncevaux Terra.
En , la sonde Cassini a survolé Japet et a montré que les deux hémisphères sont fortement recouverts de cratères. À la limite entre Cassini Regio et Roncevaux Terra, la dichotomie entre les zones brillantes et sombres existe à très petite échelle, jusqu'à la limite de résolution de de l'appareil.
Région sombre : Cassini Regio
Du matériau sombre recouvre les zones plates et du matériau clair est situé sur les pentes des cratères faisant face aux pôles, mais aucune nuance de gris n'est visible. Le matériau est une couche très fine, de quelques dizaines de centimètres par endroits selon le radar de Cassini et le fait que de petits impacts de météores l'ont traversé jusqu'à la glace sous-jacente.
On pense que le matériau sombre provient de débris arrachés à de petites lunes rétrogrades par des impacts de météorites et agrégés sur l'hémisphère de Japet situé dans le sens de sa révolution autour de SaturneScience et Avenir - Décembre 2023 - N°922, p. 40. Comme la rotation de Japet est synchrone, elle présente également toujours la même face orientée en direction du mouvement orbital, et ces débris s'accumulent toujours dans la même région.
Le plus grand réservoir de matériau serait Phœbé, la plus grande lune externe de Saturne ; bien que la composition de Phœbé soit plus proche de celle de l'hémisphère brillant de Japet que de son côté sombre, cette poussière aurait déclenché le processus et aurait été ensuite obscurcie par la sublimation.
En 2009 est découvert l'Anneau de Phœbé, ne pouvant être mis en évidence qu'en infrarouge en raison de sa faible densité, ce qui le rend froid et donc indétectable depuis la Terre. Au sein de cet anneau évolue Phœbé, qui serait à l'origine de cet anneau lointain, alimenté par la poussière arrachée au satellite lors d'impacts météoritiques. Ce serait donc la confirmation que Phœbé est à l'origine de l'aspect particulier de Japet.
Région claire : Roncevaux Terra
À cause de sa période de rotation de 79 jours (égale à sa période de révolution), Japet possède les écarts de température de surface les plus importants entre le jour et la nuit, sans même prendre en compte les différences de couleurs. De plus, le matériau étant sombre, il absorbe davantage de chaleur que la région claire. Près de l'équateur, l'absorption de chaleur par le matériau sombre élève la température à 128 K le jour dans Cassini Regio, à comparer aux 113 K de Roncevaux Terra.
La glace se sublime donc de préférence sur Cassini et précipite sur Roncevaux et les pôles, donnant l'apparence claire et réfléchissante. À l'échelle géologique des temps, toute la glace à découvert de Cassini a disparu vers Roncevaux, amplifiant encore le phénomène. On estime qu'aux températures actuelles, sur un milliard d'années, Cassini perd environ de glace par sublimation, tandis que Roncevaux n'en perd que , sans même prendre en compte les transferts de glace entre les deux régions.
Crête équatoriale thumb|Gros plan sur la crête équatoriale. thumb|Gros plan sur des montagnes hautes de à l'intérieur de cette crête équatoriale. Japet possède une crête équatoriale qui court au centre de Cassini Regio sur environ de long, de large et de haut. Elle fut découverte sur les images prises par la sonde Cassini le à de distance. Certaines parties de la crête s'élèvent à plus de au-dessus des plaines avoisinantes. La crête forme un système complexe contenant des pics isolés, des segments de plus de de long et des sections contenant trois crêtes presque parallèles. Roncevaux Terra ne possède aucune crête, mais une série de pics isolés de de haut le long de l'équateur. La crête est fortement cratérisée, indiquant qu'elle est ancienne.
L'origine de la crête n'est pas déterminée. Un certain nombre d'hypothèses ont été émises, mais aucune n'explique toutes les caractéristiques de la crête, comme des altitudes très différente d'un hémisphère à l'autre ou le fait qu'elle ne s'étend que sur 75% de l'équateur.
Il a été suggéré que Japet aurait pu posséder un anneau pendant sa formation, du fait de sa grande sphère de Hill, et que la crête résulte de l'accrétion de cet anneau. Cependant, la crête semble trop solide pour être le résultat de l'effondrement d'un anneau. En outre, des images récentes montrent des failles d'origine tectonique la traversant, ce qui semble incohérent avec cette hypothèse. Toutefois, une étude de 2021 remet cette hypothèse en avant, montrant comment la matière de anneau aurait pu se déposer progressivement. Un groupe de chercheurs associés à la mission Cassini a émis l'hypothèse que la crête est un résidu de la forme oblongue de Japet, lorsque le satellite tournait plus vite sur lui-même qu'actuellement. La hauteur de la crête suggère une période de rotation maximale de 17 heures. Afin de refroidir Japet suffisamment rapidement pour préserver la crête et de le conserver suffisamment plastique pour que les forces de marée de Saturne ralentissent sa période de rotation à 79 jours, Japet a dû être réchauffé par la désintégration de l'aluminium 26. Cet isotope semble avoir été abondant dans la nébuleuse solaire à partir de laquelle le système solaire s'est formé, mais s'est désintégré depuis. La quantité d'aluminium-26 nécessaire pour chauffer Japet à la température requise implique qu'il s'est formé plus tôt que prévu, seulement deux millions d'années après le début de la formation des astéroïdes. Fin 2010, William B. McKinnon et Andrew Dombard proposent que cette déformation provient des résidus d'un ancien petit corps orbitant autour de Japet. Les forces de marées auraient disloqué ce corps dont les débris seraient ensuite venus s'écraser sur la surface de Japet Tony Fitzpatrick, How Iapetus, Saturn’s outermost moon, got its ridge, news.wustl.edu, 13 décembre 2010. La crête pourrait être le résultat d'un ancien épisode de convection. Cette hypothèse indique que la crête est en équilibre isostatique typique des montagnes terrestres. Cela signifie que sous la crête se trouve un matériau de faible densité. Le poids de la crête est compensé par la force de flottabilitéCzechowski, L.; J.Leliwa-Kopystynski (2013-09-25)."Remarks on the Iapetus' bulge and ridge". Earth, Planets and Space. 65 (8): 929 934.Bibcode:2013EP&S...65..929C.doi:10.5047/eps.2012.12.008.
Cratères Japet possède de nombreux cratères d'impact et les images prises par Cassini ont mis en évidence de grands bassins d'impact dans la région sombre, dont au moins cinq font plus de de diamètre. Le plus grand mesure plus de ; son bord est extrêmement pentu et possède un escarpement de plus de de haut.
Température La température de la surface de la région sombre atteint 130 K () à l'équateur. Les surfaces claires absorbent moins de lumière solaire et la température n'y atteint qu'environ 100 K ().
Orbite L'orbite de Japet est assez inhabituelle. Bien qu'il soit la troisième plus grande lune de Saturne, Japet orbite beaucoup plus loin que le satellite majeur le plus proche, Titan. Son plan orbital est également le plus incliné des satellites réguliers ; seuls les satellites irréguliers externes, comme Phœbé, possèdent des orbites plus inclinées. La cause en est inconnue.
Du fait de cette orbite lointaine et inclinée, Japet est la seule lune importante de laquelle les anneaux de Saturne seraient clairement visibles ; depuis les autres satellites internes, ils seraient vus par la tranche. De Japet, Saturne mesurerait 1° 56' de diamètre (quatre fois la taille de la Lune vue de la Terre)Diamètre angulaire calculé à l'aide du logiciel Celestia..
Toponymie Japet porte le nom du titan Japet dans la mythologie grecque.
Mise à part l'immense tache noire qui couvre presque la moitié du satellite et qui est baptisée « Cassini Regio » d’après le nom de son découvreur, les autres formations remarquables de la surface de Japet empruntent leur nom aux personnages de la Chanson de Roland. La région claire porte le nom de Roncevaux Terra et les cratères sont par exemple nommés Charlemagne, Baligant, Turgis ou Roland.
Historique
Découverte Japet fut découvert par Jean-Dominique Cassini en sur le côté ouest de Saturne. Cassini tenta sans succès de l'observer sur le côté est de la planète au début de 1672. Il observa le satellite en et en , pendant une quinzaine de jours à chaque fois sur le côté ouest, mais fut également incapable de le détecter entre ces périodes, lorsqu'il aurait dû se trouver sur le côté est. Cassini finit par l'observer sur ce côté en 1705 à l'aide d'un meilleur télescope, mais constata qu'il était deux magnitudes moins lumineux que sur l'autre côté.
Cassini en conclut correctement que Japet devait posséder un hémisphère sombre et un autre brillant et que sa rotation était synchrone, conservant la même face orientée vers Saturne, de telle façon que la partie brillante était visible depuis la Terre lorsque Japet se trouvait d'un côté de Saturne.
Nom Cassini nomma les quatre satellites de Saturne qu'il découvrit (Japet, Téthys, Dioné et Rhéa) Sidera Lodoicea (« les étoiles de Louis » en latin) en l'honneur du roi de France . Titan, découvert par Christiaan Huygens presque trente ans plus tôt, avait été désigné simplement Saturni Luna (« lune de Saturne »). Les astronomes prirent l'habitude de les désigner par des numéros : à , ce dernier désignant Japet. Après la découverte de Mimas et Encelade en 1789, cette numérotation fut étendue et Japet devint , puis après celle d'Hypérion en 1848.