Les satellites majeurs de Molokaï: Shurt

Shurt

 

 

La première des lunes majeures de Molokaï et la plus petite d´entre elles, Shurt est un monde dominé par un volcanisme intense issu des puissantes forces de marée qui pétrissent l´astre au gré des interactions gravitationnelles entre cette lune et les autres corps célestes du système de Molokaï.

Cependant le volcanisme est loin d´être le seul agent qui fait de ce monde un environnement extrême et hostile à toute tentative d´exploration, une atmosphère ténue et toxique ainsi que des niveaux de radiation intolérables rendent Shurt  la lune majeure de Molokaï la plus extrême de toutes.

 

Photographie de Shurt lors de son passage devant Molokaï
Image courtoisie de l´Université de Kanaka

 

Caractéristiques physiques et orbitales:

• Masse: 0,09 Mt
  
• Rayon: 0,459 Rt
  
• Densité: 5130kg/m³
• Gravité de surface: 0,427g
  
• Période de rotation: 32h 2min 27s
  
• Obliquité: 0º (blocage de marée)
  
• Albédo: 0,17
  
• Distance moyenne à Molokaï: 4,49e5 km
  
• Excentricité: 0,0045
  
• Inclinaison: 0,5º (par rapport à l´équateur de Molokaï)
  
• Argument du périastre: 73º
  
• Longitude du node ascendant: 198º
  
• Période orbitale: 32h 2min 27s
• Âge: 3,5 milliards d´années
  
• Insolation: 1110W/m² 
   

  

Parmi les lunes du groupe Nyméria (voir article sur Molokaï), Shurt est la plus proche de sa planète, sa proximité à sa planète et faible albédo ont contribué à ce que cet astre ait été découvert bien plus tard que Nyméria par le télescope Hawking.  Baptisée initialement "Ran d1", il fallut attendre l´arrivée des colons humains à bord du Pyrrhus et les premières observations proches qui constatèrent la nature volcanique de l´astre lui valant son nouveau nom issu de la mythologie scandinave.

 

 

 Géologie

 

Coupe de l´intérieur de Shurt

 

Tout comme des nombreuses lunes de géantes gazeuses, la plus petite des lunes principales de Molokaï est aussi sujette aux forces de marée exercées par sa planète, cependant sa proximité à cette dernière ont comme résultat l´injection de vastes quantités d´énergie dans le manteau de Shurt sous l´effet du réchauffement de marée. Cette chaleur se manifeste sous la forme d´un volcanisme très intense, au point que d´après les estimations des scientifiques, la surface de cette lune est refaite en moyenne tous les siècles. Dû à cet excèdent de chaleur, la géologie de Shurt est nettement différente de ce qui serait attendu chez un corps tellurique de sa masse et composition, étant légèrement plus petite que Mars, si ce n´était pas pour l´influence de Molokaï et ses forces de marée, la lune interne de la géante gazeuse serait un monde géologiquement quasi-mort. 

Cependant il est force de constater que la chaleur interne de Shurt est loin d´être tarie et produit des formations géologiques de grand intérêt: on retrouve bien sûr de nombreux édifices volcaniques, coulées de lave, projections éruptives parmi d´autres conséquences directes du volcanisme omniprésent, mais aussi des signes d´une certaine activité tectonique qui n´est pas directement reliée à l´influence des volcans.

 

Profil géothermique de Shurt d´après les dernières estimations

 Il est important de se rappeler que les lunes majeures de Molokaï seraient considérées comme planètes si elles n´orbitaient pas la géante gazeuse, on observe donc des similarités au niveau de la structure interne de ces astres par rapport à d´autres planètes telluriques comme Hela ou Typhon.

En ce qui concerne Shurt, sa structure interne reflète son abondante énergie interne qui donne lieu à 5 couches principales:

• Lithosphère: Elle constitue la surface solide de la lune, relativement mince dû à un gradient géothermique éléve, elle est de nature silicatée avec des dépôts de soufre, sulfates et sulfures de différents élements distribués sur la surface de la lune par l´activité volcanique. Ces laves sont émises à des températures situées entre 900ºC et 1600ºC bien que seulement 1,2% des émissions de lave sont en dessous de 1100ºC Les quelques échantillons dont on dispose montrent une composition typique de roches volcaniques et plutoniques de type mafique et ultramafique telles que les péridotites, gabbro, troctolites, basalte ou komatites. Les roches plus felsiques témoins d´un volcanisme explosif sont quasi inexistantes avec la seule exception connue étant les environs de Flammeus mons, le seul volcan de type ultraplinien actuellement connu sur Shurt.
  
  
• Manteau supérieur: de nature silicatée également, il a une composition minéralogique similaire au manteau de Nyméria, avec dominance de péridotites. Les conditions de pression et température permettent la fusion partielle des roches ce qui de facto signifie que Shurt possède un océan de magma sous sa surface. L´existence de cette fusion partielle ne peut être expliquée que par l´abondante énergie infusée par le chauffage de marée car sans l´existence de ce dernier, Shurt serait un corps géologiquement mort en raison de sa petite taille. Même si cela reste à confirmer, les modèles existants suggèrent que le manteau supérieur de Shurt est brassé par des courants de convection assez puissants capables d´expliquer certains accidents géographiques de la surface de la lune, en plus de l´emplacement des principaux centres éruptifs.  Il est à remarquer que l´essentiel du budget thermique de cet astre en provenance du chauffage de marée est produit ici.
  
  
• Manteau inférieur: Au délà de 852km de profondeur, les conditions de pression et température combinées à un changement de la phase minérale font de sorte que le manteau devient solide mais reste suffisamment plastique pour convecter. On connaît très peu sur cette zone malheureusement car la présence de fluides magmatiques dans le manteau supérieur rendent l´imagerie sismique difficile.
  
  
• Noyau externe: la composition du noyau de Shurt est similaire à celle observée dans les planètes telluriques: un alliage de fer, nickel et autres éléments sidérophiles enrichis en soufre par rapport à ce qui est observé sur Nyméria et en état liquide. Dû à la rotation de Shurt sur elle même et aux courants de convection présents, ces deux se combinent pour former ce qu´on nomme une "convection turbulente" produisant par effet dynamo un champ magnétique autour de la lune. Ce champ magnétique a une intensité de 15 millitesla, ce qui est significativement moins que Nyméria et pas assez pour éviter la fuite de son atmosphère.
  
  
• Noyau interne: chimiquement très proche du noyau externe, la pression est assez importante pour permettre la cristallisation du métal fondu, ce faisant il expulse des impuretés (éléments non-sidérophiles) vers le noyau externe. Dû au refroidissement très lent de Shurt en raison de l´apport d´énergie par les forces de marée, il est estimé que le noyau interne grandit au rythme de 1,5mm par an aux dépens du noyau externe.
  
   
  

Géographie

 

Dans la quasi absence d´agents érosifs importants la seule manière dont la surface est façonnée est par l´activité volcanique, subsidence et surrection ainsi que les impacts d´astéroïdes. Ces mécanismes font de Shurt un monde où les reliefs ne sont pas érodés mais plutôt simplement enfouis par le volcanisme omniprésent.

Cependant, l´accumulation successive de coulées et dépôts pyroclastiques conduit à un phénomène par lequel les couches enfouies subissent un plissement qui peut façonner des plateaux en surface tel que Salus mensa par exemple.

 

Modèle de contraction lithosphérique par accumulation de depôts extrusifs

On observe aussi la présence d´un phénomène nommé "topographie dynamique", le modèle actuel sur le fonctionnement interne postule que les courants de convection et plumes mantelliques sont assez forts pour déformer la lithosphère à grande échelle. Une plume ascendante va ainsi provoquer un soulèvement de la croûte surjacente et un panache mantellique descendant entraînera un enfoncement de la lithosphère, la localisation des principales zones volcaniques correspondant à l´hémisphère pro-molokai et les pôles semble confirmer la présence de courants mantelliques chauds et ascendants sous ces zones qui alimentent le volcanisme observé. De manière similaire, l´hémisphère anti-molokaï est nettement moins actif et forme le bassin de Nigreos oceanus par contraste.

Reconstructions de la surface de Shurt à partir des images satellite et observations existantes

Carte des grandes régions geographiques de Shurt (Voir légende plus bas)

 

 La géographie de Shurt comprend plusieures types d´accidents géographiques, les plus abondants et remarquables sont les centres éruptifs divisés en "mons" pour des morphologies coniques, "farra" pour les structures en forme de pancake et "patera" pour ceux ayant des cratères sommitaux de taille importante. À l´heure actuelle on compte un chiffre de 1561 centres éruptifs identifiés mais il en existe probablement davantage. Le volcanisme observé est très majoritairement de type hawaiien voire un volcanisme de type trapp, tous les deux produisant des coulées fluides de volume variable pouvant couvrir de vastes surfaces. Ceci est la conséquence directe de la forte chaleur interne qui limite l´apparition de volcanisme explosif.  Il existe aussi des reliefs dont l´origine n´est pas volcanique mais tectonique tel que les plateaux de Namazu et Malum montes, où la contraction lithosphérique permet le plissement des couches géologiques et la formation de plateaux et chaînes de montagnes, ces reliefs sont limités en hauteur par la gravité, au delà de 16km d´altitude, la chaleur interne rend la croûte beaucoup trop ductile pour soutenir le poids et le relief commence à s´enfoncer dans la croûte par isostasie.

Certains accidents géographiques sont aussi le fruit de tectonique locale, tel que les terrains chaotiques de candentis chaos et fraxinus chaos ou encore exustus chasma, tous les deux issus de l´extension locale.

Finalement, on trouve les deux formations les plus notoires de Shurt, les épanchements de lave connus sous le nom de polaris fluctus et australis fluctus, ces deux régions constituent à elles seules ~20% de la surface de la lune, il s´agit de deux trapp de très grande échelle où les coulées de lave couvrent la presque totalité de leur surface et les accumulations de matériel ont donné lieu à des reliefs importants.

Carte en projection polaire de Shurt

Atmosphère et climat

 

Image de Shurt prise par la sonde "Thor I" lors de son approche, on perçoit
l´atmosphère et plusieurs coulées de lave

 Comme toutes les lunes majeures de Molokaï, Shurt est dotée d´une atmosphère, cette dernière est cependant très ténue et ne fournit aucune protection vis à vis des rayonnements cosmiques. L´atmosphère de cette lune est d´origine entièrement volcanique avec dominance de gaz soufrés et CO2, malgré le dégazage intense par l´activité volcanique qui est estimé à 1,6849x10¹³ kg par an. À ce rythme de production, l´atmosphère shurtienne pourrait être formée en 1940,76 ans, si ces gaz étaient retenus, la lune serait dotée d´une atmosphère comparable à celle de Typhon. Cependant la faible gravité combinée aux intenses radiations de la ceinture de Von Allen de Molokaï ne cessent d´éroder l´atmosphère de cette lune de sorte que l´atmosphère présente une pression de surface de 0,0126 atm au niveau de référence.

Shurt présente une température moyenne de 45ºC dû à la grande abondance de gaz à effet de serre dans son atmosphère, la troposphère s´étend jusqu`a ~40km d´altitude. Il existe une couche d´inversion à 60km au delà de laquelle l´air se réchauffe brusquement sous l´effet des radiations solaires et les particules chargées de la magnétosphère de Molokaï.  Il est important à noter que malgré sa faible densité, on observe des phénomènes météorologiques  dans la troposphère shurtienne.

Les diables de poussière sont relativement abondants en raison de la couleur sombre du sol, ces tourbillons s´alimentent d´air chaud au ras du sol et peuvent atteindre des tailles de l´ordre du km dans des rares circonstances, ils représentent peu de danger pour une sonde ou mission habitée mais la poussière qu´ ils soulèvent peut obscurcir les panneaux solaires et s´infiltrer dans les parties sensibles des machines.

 

Diables de poussière pris en photo par le rover "Salamander I" lors de son exploration de
Nigreos oceanus, on voit Vesuvius mons au fond.

Un autre phénomène météorologique qui peut avoir lieu sur ce monde est la pluie, bien que paradoxal dans une lune à l´apparence si volcanique, les missions robotiques envoyées sur la lune ont enregistré des pluies à plusieurs occasions. Cependant le liquide qui forme ces pluies est loin d´être de l´eau pure mais plutôt une eau assez acide et chaude, fruit des interactions entre les gaz volcaniques et la vapeur d´eau émise par l´activité volcanique. La surface de Shurt possède les conditions de pression et température permettant la présence d´eau liquide mais seulement en dessous de ~15ºC, restreignant la présence d´eau liquide aux régions plus froides ou les gouffres où la pression est plus élevée, du à cela il n´existe aucune sorte de mer à la surface de Shurt, la présence d´eau liquide est restreinte à des lacunes et autres réservoirs de petite taille car l´intense rayonnement et la faible gravité de cette lune ne permettent pas à l´eau de rester sur des échelles de temps géologiques. On trouve aussi des nombreuses sources chaudes géothermales ainsi que de l´activité fumerollienne et des geysers dans ces régions où les quelques rares masses d´eau sont présentes. Ces endroits constituent aussi le seul endroit où on peut observer des roches d´origine non-magmatique à la surface, comme par exemple les dépôts de  tuf ou argile hydrothermale.

 

Étang hydrothermal situé proche de fumo mons, le volcan reçoit son som des nombreuses
émissions hydrothermales et fumerolliennes découvertes par le rover "Salamander II"

 L´atmosphère de shurt est également capable de produire des vents assez forts pour mettre le sable fin et poussière en suspension pour former des tempêtes de sable, dans l´absence d´érosion hydrique significative le vent est le seul moyen de transport de sédiments. Ce processus forme des champs de dunes dans les régions où le volcanisme relativement faible permet aux sédiments de restes exposés plus longtemps avant d´être ensevelis par la lave. Concernant les orages reliés à la pluie d´eau, ils sont extrêmement rares en raison de la faible stabilité de la vapeur d´eau dans l´atmosphère mais ceux ayant lieu produisent des décharges électriques formidables, dû à une ionosphère surchargée.

 

Comme dit auparavant, l´atmosphère de cette lune a une composition proche des gaz volcaniques, avec dominance de composés comme le dioxyde de carbone, composés soufrés tels que le dioxyde de soufre, trioxyde de soufre et sulfure d´hydrogène qui forment à eux seuls 92,41% de l´atmosphère. Le reste est essentiellement formé de vapeur d´eau, monoxyde de carbone, argon, fluorure d´hydrogène et traces. Curieusement la gravité locale n´est pas assez forte pour retenir ces gaz à échelles géologiques à exception des oxydes de soufre mais là encore les pertes sont significatives et en général l´atmosphère est constamment renouvelée en moyenne au bout de 10.000 ans. 

Composition de l´atmosphère shurtienne

 

 

 Interactions avec Molokaï

 

 Parmi les lunes du groupe Nyméria, Shurt est la plus proche à Molokaï avec une distance moyenne de 4,49e5km, cette proximité résulte en plusieurs conséquences pour la lune. Tout d´abord les effets de marée qui réchauffent l´intérieur de l´astre et déforment sa surface, produisant un bruit de fond sismique mesuré par les sondes robotiques déployées sur sa surface.

 

Ceci est un enregistrement des trémors volcaniques de Shurt
edité pour être audible

Les interactions gravitationnelles entre les lunes majeures de Molokaï et les "bourrelets de marée" (tidal bulge) qu´elles créent sur la géante gazeuse agissent de manière similaire au système Terre-lune, avec l´astre parent qui voit sa rotation ralentie et le moment de rotation transmis au satellite et le faisant monter sur une orbite plus haute. Cependant grâce aux résonances orbitales entre les lunes majeures, cette énergie extraite de Molokaï est convertie en chaleur au sein des lunes. 

Autre les interactions gravitationnelles, il existe des interactions entre les magnétosphères de la géante gazeuse et ses lunes majeures, dans le cas de Shurt, ces interactions sont particulièrement notoires dû à la position de l´astre au sein de la ceinture de Van Allen de la planète. La magnétosphère shurtienne est nettement moins puissante que celle de Molokaï par un facteur de plusieurs ordres de grandeur, on a détecté des particules de très haute énergie (>10KeV) dans la ceinture de radiations molokienne. Shurt joue le rôle de source et puits de particules chargées, le bombardement de son atmosphère par les radiations érode cette dernière de sorte que les ions résultants finissent capturés par la magnétosphère molokienne. Ces facteurs contribuent à faire de Shurt l´une des surfaces les plus hostiles du système Ran, entre les pluies acides, volcanisme exacerbé, atmosphère irrespirable et des niveaux de radiation mesurés entre ~48 sieverts/24h dans la face "traînante" lors de périodes de faible activité solaire et ~71 sieverts/24h sur la face "menante" lors de la tempête solaire "Ione" qui résulta dans le dysfonctionnement de tous les satellites et sondes déployés sur Shurt.

Aurores dans l´atmosphère de Shurt lors de la tempête solaire Ionos,
dernière image prise par la sonde "Thor I" avant sa panne critique

Trivia

• En termes de distance, Shurt est l´astre de plus proche de Nyméria avec une séparation minimale de ~262485km, cette distance est atteinte 2 fois par jour nymérien dû à la résonance orbitale entre ces astres, à cette distance Shurt a un diamètre apparent de 1,27º d´arc, permettant de voir certains détails de sa surface à vue d´oeil ou avec des jumelles.
• Contrairement à Molokaï qui n´est visible que depuis l´un des hémisphères nymériens, Shurt semble émerger de l´horizon pour y revenir deux fois par jour, cette vue ne peut être observée que depuis une frange entre les longitudes 90ºW- 122ºW et 90ºE-122ºE.
•  En raison des conditions extrêmes de sa surface et environs, l´exploration habitée de Shurt est strictement interdite et seulement des sondes robotiques non-sapientes ont l´autorisation de s´y aventurer.
• Malgré des conditions semblables à celles d´une Nyméria primitive, aucune trace de vie n´a été détectée dans les lagunes géothermiques.
• De par sa visibilité dans le ciel nymérien, Shurt est mentionnée dans des nombreuses mythologies et utilisée comme horloge astronomique, certains de ses noms parmi les cultures locales sont: "Aina pe teano´e" chez les nämoi,  "Txizephossa'o" chez les iyenni ou encore "Êâîhhamyra" chez les Allduirh.
  
  
  

  

  Au dessus: photographie satellite de Teide mons en pleine éruption, on voit des bouches éuptives secondaires
  Au dessous: image satellite d´une section de Australis fluctus