La Lune peut-elle avoir sa propre lune ? express
La Lune pourrait avoir sa propre minuscule lune — comme une poupée russe, mais dans l'espace. La poupée extérieure est la planète, celle du milieu est la lune, et celle de l'intérieur est une petite lune-satellite, ou sub-lune. Newton a montré que tous les corps s'attirent, et que la gravité les maintient ensemble. Mais la gravité n'est pas uniforme : elle est plus forte sur la face proche d'un satellite que sur sa face lointaine. Cette différence crée des forces de marée qui compriment et étirent l'objet, comme de l'argile. Si une sub-lune s'approche trop près de sa lune principale, elle sera déchirée — c'est peut-être ce qui a déchiré l'anneau de poussière autour de Rhéa, un satellite de Saturne. La courbure de l'espace-temps explique cela comme une déformation de l'espace lui-même.
Les calculs montrent que la Terre pourrait retenir une sub-lune de la taille d'un astéroïde. Si elle était plus grosse, la Lune s'éloignerait de 30% de plus de nous. Autour de l'exoplanète Kepler-1625b — une géante gazeuse chaude — les sub-lunes pourraient avoir la taille de la Terre. Pour que la vie apparaisse sur une telle lune, il faut de l'eau liquide, une atmosphère et une tectonique des plaques, ce qui implique une masse d'environ la moitié de celle de la Terre. Mais c'est justement à cette masse « moitié » que l'orbite devient instable — un paradoxe qui rend peut-être les sub-lunes habitables extrêmement rares.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2510.10344
Submoons, moons orbiting other moons, may be exotic environments capable of hosting extraterrestrial life. We extend previous studies to revise the maximum lifetime of these objects due to planetary, lunar and sublunar tidal migration. Using the Euler-Lagrange equation with a tidal dissipation process as specified by the Constant Geometric Lag model, we derive and solve the governing equations numerically to map the semi-major axis parameter space for star-planet-moon-submoon systems in which the submoon could be massive enough to host life. We find that Earth could have hosted asteroid-sized submoons ($$\sim10^{15}\mathrm{kg}$$), whereas a submoon near the previously proposed upper limit ($$\sim4.6\cdot10^{17}\mathrm{kg}$$) would have driven the Moon $$\sim30\%$$ farther from Earth than its current orbit. A Warm Jupiter system like Kepler1625 has greater potential of hosting a massive submoon. We found that a submoon of around $$10\%M_{\text{Luna}}$$ could survive if Kepler1625b's hypothesized moon were $$68\%$$ farther away then what the best-fit model suggests ($$67R_{\mathrm{p}}$$ instead of $$40R_{\mathrm{p}}$$). Giant submoons of mass $$1.8M_{\oplus}$$ are stable in a Kepler1625-like system. In these cases, the moon orbit is wide ($$> 100R_{\mathrm{p}}$$). Decreasing the submoon mass to a habitability prerequisite of $$0.5M_{\oplus}$$, likely needed for a stable atmosphere and plate tectonics, leads to a smaller total number of stable iterations relative to the $$m_{sm}=1.8M_{\oplus}$$ case. In fact, we identified a minimum number of stable iterations on intermediate submoon mass-scales of around $$0.1M_{\oplus}$$. This is likely due to an interplay between small tidal forces at small submoon masses and small Roche-Limits at very high submoon masses. If submoon formation pathways in Warm Jupiter systems prefer such intermediate mass-scales, habitable submoons could be a rare phenomenon.
Rhéa, un satellite de Saturne, a peut-être eu un anneau de poussière — presque une sub-lune.