En cinq minutes : la lune Callisto
Callisto est la plus éloignée des quatre grandes lunes que Galilée a repérées près de Jupiter en janvier 1610. C'est une boule de glace et de roche de 4 821 kilomètres de diamètre, un peu moins large que Mercure ; seules Ganymède et Titan, la lune de Saturne, sont plus grosses. Callisto fait le tour de Jupiter en 16,7 jours, à environ 1,88 million de kilomètres, ce qui en fait la plus lointaine des grandes lunes de Jupiter.
Son grand titre de gloire est qu'il ne s'est presque rien passé sur elle. Io est couverte de volcans, Europe a une écorce jeune et fissurée, et Ganymède porte les cicatrices de très anciens mouvements de sa croûte. Callisto n'a presque rien de tout cela. Sa surface a environ quatre milliards d'années : les cratères du jeune Système solaire y sont toujours, empilés les uns sur les autres. Rares sont les endroits qui gardent une mémoire aussi complète des impacts, ce qui explique pourquoi les scientifiques voient en Callisto une sorte de livre d'histoire.
Son intérieur est lui aussi singulier. Les mesures de gravité de la sonde Galileo suggèrent que la roche et la glace ne se sont jamais complètement séparées en un noyau rocheux et une enveloppe glacée. Le contraste est net avec sa voisine plus grosse, Ganymède. Des mesures magnétiques évoquent aussi une couche d'eau liquide sous la croûte, mais cela n'a pas été confirmé.
Enfin, Callisto se situe en dehors de la zone la plus intense des radiations de Jupiter. C'est pourquoi les ingénieurs la choisissent sans cesse quand ils imaginent un avant-poste humain dans le système jovien, et pourquoi la sonde Juice de l'ESA la survolera à de nombreuses reprises.
La science : ce que l'on sait et ce que l'on soupçonne
Découverte et nom
Galilée a observé Callisto avec sa lunette en janvier 1610, et l'astronome allemand Simon Marius affirmait avoir découvert ces lunes de son côté. Les noms que nous utilisons aujourd'hui viennent de Marius, qui les a publiés en 1614. Dans la mythologie grecque, Callisto est une nymphe aimée de Zeus. La déesse jalouse Héra la transforma en ourse, et Zeus la plaça plus tard parmi les étoiles sous la forme de la Grande Ourse.
Cette découverte a compté bien au-delà de Jupiter. Voir de petits points lumineux tourner nettement autour d'une autre planète montrait que tout ne gravitait pas autour de la Terre. Callisto, la plus lente et la plus extérieure des quatre, était la plus facile à suivre nuit après nuit, car elle passe très progressivement d'un côté de Jupiter à l'autre.
Taille, orbite et gravité
Callisto fait environ 99 % de la largeur de Mercure, mais seulement un tiers de sa masse. La raison tient à sa densité : environ 1,83 gramme par centimètre cube, ce qui indique un mélange de glace et de roche plutôt que l'intérieur riche en métal de Mercure. La gravité à la surface est d'environ 1,24 mètre par seconde carrée, soit à peu près un huitième de celle de la Terre. La lune est en rotation synchrone : la même face regarde toujours Jupiter. Contrairement à Io, Europe et Ganymède, elle n'est pas prise dans leur résonance orbitale, si bien que les marées de Jupiter la chauffent beaucoup moins.
Ce manque de chauffage explique beaucoup de choses. La déformation par les marées maintient Io en fusion et aide à garder l'écorce d'Europe active. Callisto est bien moins déformée : son intérieur est resté plus froid et sa surface n'a jamais été renouvelée par des volcans ou de grands mouvements de croûte.
Une jumelle à l'histoire différente
Callisto et Ganymède ont des tailles proches et sont faites de quantités semblables de glace et de roche : sur le papier, ce sont des jumelles. Leurs histoires ont pourtant divergé. Ganymède s'est différenciée en couches, avec un noyau métallique, un manteau rocheux et une surface remodelée par des failles. Callisto semble n'avoir été triée que partiellement, la glace et la roche restant mêlées dans une grande partie de son intérieur. Comprendre pourquoi deux lunes si proches ont fini si différentes est l'une des grandes questions ouvertes sur la formation du système de Jupiter.
Une surface qui a à peine changé
Les cratères couvrent presque toute Callisto, et le sol est un mélange sombre de glace et de poussière rocheuse. Le relief le plus spectaculaire est Valhalla, un immense bassin d'impact dont la tache centrale claire mesure environ 360 kilomètres de large. Autour s'étendent des anneaux de crêtes qui atteignent presque 2 000 kilomètres du centre. Ils se sont formés quand la croûte s'est fissurée et a ondulé après un impact géant, il y a très longtemps.
Les planétologues datent les surfaces en comptant les cratères : plus il y en a par unité de surface, plus le sol est exposé depuis longtemps. À ce compte, Callisto fait partie des surfaces les plus anciennes connues du Système solaire, ce qui en fait un point de référence pour juger de la jeunesse ou de l'âge des surfaces d'autres lunes.
Les images rapprochées de Galileo ont révélé une surprise. Les petits cratères sont étonnamment rares ; à leur place, on voit des dépôts sombres et lisses et des piliers de glace brillante. L'explication principale est que la glace en surface se transforme lentement en gaz sous la lumière du Soleil, laissant derrière elle de la poussière sombre et usant le paysage. La surface est donc ancienne, mais elle n'est pas figée dans le temps.
Un océan possible
À la fin des années 1990, le magnétomètre de Galileo a constaté que Callisto perturbe le champ magnétique de Jupiter comme si une couche conductrice se trouvait près de la surface. La meilleure explication est une couche d'eau liquide salée, peut-être à 100 kilomètres ou plus sous la glace. Il s'agit d'un indice indirect, pas d'une observation, et les détails restent débattus. Europe est la candidate la plus connue pour abriter la vie, mais Callisto est une comparaison utile, car elle montre comment un océan pourrait survivre sur une lune presque sans chauffage par les marées.
Atmosphère et radiations
Callisto possède une atmosphère extrêmement ténue de dioxyde de carbone, détectée par Galileo, surmontée d'une couche irrégulière de particules chargées. Elle est bien trop mince pour être respirée ou pour créer une météo. Les radiations à la surface sont bien plus faibles qu'à Io ou à Europe, car la lune orbite en dehors des ceintures de radiations les plus fortes de Jupiter. Plus faible ne veut pas dire nulle, et un long séjour exigerait tout de même un blindage. Une étude de la NASA de 2003 a examiné une base habitée sur Callisto comme tremplin vers le Système solaire externe.
Missions
Pioneer 10 et 11 ont survolé Jupiter en 1973 et 1974, puis Voyager 1 et 2 en 1979, offrant les premières vraies images du visage criblé de cratères de Callisto. L'orbiteur Galileo a ensuite étudié le système de Jupiter de décembre 1995 à septembre 2003, avec plusieurs passages rapprochés de Callisto. La sonde Juice de l'ESA, lancée en avril 2023, doit arriver à Jupiter en 2031. Elle prévoit 21 survols de Callisto avant de se placer en orbite autour de Ganymède.
L'observer soi-même
Nul besoin d'un grand télescope pour trouver Callisto. Avec des jumelles tenues bien stables, Jupiter apparaît accompagnée d'une courte rangée de points faibles, et Callisto en fait partie. Comme elle met 16,7 jours à faire le tour de la planète, sa position change lentement, et en une quinzaine de jours on la voit passer d'un côté à l'autre. C'est souvent le point le plus éloigné de Jupiter.
Callisto dans la fiction
Callisto n'a jamais connu le succès d'Europe ou de Ganymède dans la fiction, mais elle a un long passé dans les magazines pulp. La nouvelle de jeunesse d'Isaac Asimov, « The Callistan Menace » (1940), raconte des expéditions vers la lune qui disparaissent sans laisser de trace. Lin Carter a écrit pour Dell, entre 1972 et 1978, une série de huit livres sur Callisto, des aventures de « sword and planet » en hommage à Edgar Rice Burroughs. Le jeu d'horreur The Callisto Protocol (2022) place une prison sur la lune.
La fiction imagine surtout des jungles, des royaumes ou des monstres. La vraie Callisto est un monde gelé et criblé de cratères, et l'écart entre les deux montre à quel point les sondes spatiales ont changé notre image du Système solaire. Les premiers auteurs pouvaient inventer presque n'importe quoi pour une lune qu'ils n'avaient jamais vue en détail. Depuis Voyager et Galileo, les histoires les plus intéressantes partent de la vraie glace, des vrais cratères et des vrais niveaux de radiation.
Idées reçues
- « Callisto est plus grande que Mercure. » Elle est un peu moins large et environ trois fois plus légère.
- « C'est la deuxième plus grande lune du Système solaire. » C'est la deuxième parmi les lunes de Jupiter. En comptant toutes les lunes, Ganymède et Titan sont plus grosses : Callisto est troisième.
- « Un monde mort, sans rien à étudier. » Sa surface est géologiquement calme, mais la glace continue de s'éroder, et elle pourrait abriter un océan.
- « Il y a forcément un océan. » Les preuves sont indirectes. Juice les mettra à l'épreuve avec de nouveaux survols.
- « Il n'y a pas de radiations là-bas. » C'est la plus clémente des grandes lunes, mais des astronautes auraient quand même besoin d'un blindage.
À lire ensuite
Les lunes de Jupiter présentent les quatre grandes lunes côte à côte. Ganymède est la voisine plus grande, dotée d'un champ magnétique propre et d'une histoire très différente.
