S15
Formation and evolution of large moons around giant planet
Communauté
Contact : mathilde.kervazo@univ-nantes.fr
Main language for discussions / Langue principale des échanges oraux : FRANCAIS (english possible)
Thématiques: Satellites, Formation and evolution, Internal Structure, Dynamics, Circumplanetary Disks.
La multiplicité des missions vers les lunes galiléennes offre une opportunité unique de comprendre l’origine et l’évolution des lunes et de leurs structures internes. Le système galiléen est un exemple emblématique de système résonnant. Io, Europe et Ganymède sont verrouillées dans la résonance de Laplace, tandis que Callisto, restée en dehors de cette chaîne, fournit un point de comparaison essentiel. Le contraste marqué entre Io et Europe, majoritairement rocheuses, et Ganymède et Callisto, plus riches en glace, ainsi que l’origine et la stabilité de la résonance de Laplace, soulèvent des questions majeures sur les conditions de formation des satellites dans le disque circum-jovien, la mise en place du gradient compositionnel glace/roche et les scénarios de différenciation interne (noyaux métalliques, manteaux silicatés, hydrosphères), qui conditionnent leur évolution thermo-orbitale ultérieure.
Une fois le système installé, le chauffage de marée devient la source d’énergie interne dominante des satellites galiléens et un moteur majeur de leur évolution. En couplant production de chaleur, dissipation d’énergie et évolution orbitale, les marées contrôlent une part essentielle du budget énergétique, de l’état thermique et de la dynamique interne des satellites du système galiléen. Les données de Voyager, Galileo et Juno, et les futures mesures de JUICE, d’Europa Clipper et de Tianwen-4, permettront de tester des scénarios cohérents de formation, de différenciation et d’évolution thermo-orbitale des satellites galiléens.
L’atelier sera structuré en deux parties complémentaires :
(i) Formation et différenciation des satellites de type galiléens dans le disque circum-planétaire : propriétés du disque, scénarios d’accrétion, migration et capture en résonance, chronologie de la différentiation et mise en place des structures internes ;
(ii) Évolution thermo-orbitale et activité liée aux marées : couplages orbite–marées–intérieur, états thermiques possibles, océans internes, volcanisme/cryovolcanisme, et signatures observables actuelles ou futures (gravité, topographie, champ magnétique, flux thermiques, activité de surface, signatures rotationnelles).
Cet atelier vise à amener les personnes travaillant sur différents modèles (formation, dynamique, structure interne) à créer une communauté consciente des contraintes physico-chimiques issues des autres disciplines. Une place sera gardée pour une discussion transverse en fin d’atelier.
La session rassemblera ainsi les communautés travaillant :
– sur la formation des satellites dans les disques circum-planétaires et l’origine du système galiléen ;
– sur la dynamique orbitale, la stabilité et l’entretien de la résonance de Laplace ;
– sur la modélisation des intérieurs soumis aux marées (thermique, rhéologie, océans, couplage noyau–manteau–glace) ;
– et sur les observations (Juno, Galileo, Cassini, JUICE, Europa Clipper, observatoires au sol et spatiaux). Un parallèle sera esquissé avec des systèmes exoplanétaires en chaîne résonante tels que TRAPPIST-1, où des mécanismes analogues de dissipation de marée pourraient façonner l’état interne et l’éventuelle habitabilité, afin de mettre en perspective les enseignements du système galiléen au-delà du Système solaire.
La session sera organisée autour de questions :
– comment les conditions de formation dans le disque circum-jovien contrôlent-elles les masses, compositions, différentiation et capture en résonance des satellites galiléens ?
– comment la dissipation de marée façonne-t-elle l’évolution orbitale et interne, et avec quelles signatures observables (flux thermiques, activité de surface, champs magnétiques induits, propriétés gravitationnelles) ?
– dans quelle mesure les scénarios construits pour les lunes de Jupiter peuvent-ils servir de cadre de référence pour interpréter les futures observations de JUICE, d’Europa Clipper, et, plus largement, de systèmes résonants extra-solaires ?
Une place importante sera volontairement gardée pour les présentations de jeunes chercheuses/eurs (thèse et postdoc).
SOC: Kévin Baillié, Sam Fayolle, Mathilde Kervazo, Alexandre Revol, Antoine Schneeberger