« Six modèles différents ont été publiés pour tenter d’expliquer les signatures radar des lunes glacées qui orbitent autour de Jupiter et de Saturne », a déclaré Hofgartner, premier auteur de l’étude, publiée ce mois-ci dans Astronomie naturelle. « La façon dont ces objets diffusent le radar est radicalement différente de celle des mondes rocheux, tels que Mars et la Terre, ainsi que des corps plus petits tels que les astéroïdes et les comètes. »

Les objets sont également extrêmement lumineux, même dans les zones où ils devraient être plus sombres.

« Quand nous regardons la lune de la Terre, elle ressemble à un disque circulaire, même si nous savons que c’est une sphère. Les planètes et les autres lunes ressemblent de la même manière à des disques à travers les télescopes », a déclaré Hofgartner. « En faisant des observations radar, le centre du disque est très brillant et les bords beaucoup plus sombres. Le changement du centre au bord est très différent pour ces satellites glacés que pour les mondes rocheux. »

En collaboration avec le Dr Kevin Hand du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, Hofgartner soutient que les propriétés radar extraordinaires de ces satellites, telles que leur réflectivité et leur polarisation (l’orientation des ondes lumineuses lorsqu’elles se propagent dans l’espace) s’expliquent très probablement par la effet d’opposition de rétrodiffusion cohérente (CBOE).

« Lorsque vous êtes en opposition, le Soleil est positionné directement derrière vous sur la ligne entre vous et un objet, la surface apparaît beaucoup plus brillante qu’elle ne le serait autrement », a déclaré Hofgartner. « C’est ce qu’on appelle l’effet d’opposition. Dans le cas du radar, un émetteur remplace le Soleil et un récepteur vos yeux. »

Une surface glacée, a expliqué Hofgartner, a un effet d’opposition encore plus fort que la normale. Pour chaque chemin de diffusion de la lumière rebondissant à travers la glace, à l’opposition, il y a un chemin dans la direction exactement opposée. Parce que les deux chemins ont exactement la même longueur, ils se combinent de manière cohérente, ce qui entraîne un éclaircissement supplémentaire.

Dans les années 1990, des études ont été publiées indiquant que le CBOE était une explication des signatures radar anormales des satellites glacés, mais d’autres explications pourraient tout aussi bien expliquer les données. Hofgartner et Hand ont amélioré la description de la polarisation du modèle CBOE et ont également montré que leur modèle CBOE modifié est le seul modèle publié pouvant expliquer toutes les propriétés glacées du radar satellite.

« Je pense que cela nous indique que les surfaces de ces objets et leurs sous-surfaces jusqu’à plusieurs mètres sont très torturées », a déclaré Hofgartner. « Ils ne sont pas très uniformes. Les roches glacées dominent le paysage, ressemblant peut-être un peu au désordre chaotique après un glissement de terrain. Cela expliquerait pourquoi la lumière rebondit dans tant de directions différentes, nous donnant ces signatures de polarisation inhabituelles. »

Les observations radar utilisées par Hofgartner et Hand provenaient de l’observatoire d’Arecibo, qui était l’un des deux seuls télescopes à effectuer des observations radar de satellites glacés jusqu’à ce qu’il soit gravement endommagé par l’effondrement de sa structure de support, de son antenne et de son dôme, puis mis hors service. Les chercheurs espèrent faire des observations de suivi lorsque cela est possible et prévoient d’étudier des données d’archives supplémentaires qui pourraient éclairer encore plus les satellites glacés et le CBOE, ainsi que des études radar de la glace aux pôles de Mercure, de la Lune et de Mars.