Cela fait près de quarante ans que le Voyager 1 et 2 missions ont visité le système Saturne. En survolant la géante gazeuse, les sondes ont pu capturer de superbes images haute résolution de l'atmosphère de la planète, de ses nombreuses lunes et de son système d'anneaux emblématique. De plus, les sondes ont également révélé que Saturne perdait lentement ses anneaux, à un rythme qui les verrait disparaître dans environ 100 millions d'années.
Plus récemment, le Cassini l'orbiteur a visité le système de Saturne et a passé plus de 12 ans à étudier la planète, ses lunes et son système d'anneaux. Et selon de nouvelles recherches basées sur Cassini's données, il semble que Saturne perd ses anneaux au taux maximum prévu par le Voyageur missions. Selon l'étude, les anneaux de Saturne sont engloutis par le géant du gaz à un rythme qui signifie qu'ils pourraient disparaître en moins de 100 millions d'années.
L'étude, récemment publiée dans la revue Icarus, était dirigé par James O’Donoghue du Goddard Space Flight Center de la NASA et comprenait des membres du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, du Center for Space Physics, de la Space Research Corporation, de l'Université de Leicester et de l'University College London.
Selon les données obtenues par le Voyageur En 1980 et 1981, des particules de glace provenant des anneaux de Saturne sont attirées par la gravité de la planète après avoir été soumises au champ magnétique de Saturne - qui les transforme en une "pluie annulaire" poussiéreuse dans la haute atmosphère de Saturne. Mais comme James Donahue l'a indiqué dans un récent communiqué de presse de la NASA, la situation peut être pire que ce que l'on pensait à l'origine:
«Nous estimons que cette« pluie annulaire »draine une quantité de produits aquatiques qui pourraient remplir une piscine olympique des anneaux de Saturne en une demi-heure. De ce seul fait, tout le système d'anneaux disparaîtra dans 300 millions d'années, mais ajoutez à cela le matériau annulaire mesuré par le vaisseau spatial Cassini détecté tombant dans l'équateur de Saturne, et les anneaux ont moins de 100 millions d'années à vivre. C'est relativement court, comparé à l'âge de Saturne de plus de 4 milliards d'années. »
Cassini a étudié la perte de matériaux annulaires de Saturne dans le cadre de sa Grande Finale, où le vaisseau spatial a dépensé son carburant restant conduisant 22 orbites entre Saturne et ses anneaux. Ce fut une réalisation capitale, car l'engin Cassini est allé là où aucun vaisseau spatial n'a jamais osé aller et n'a même pas été conçu pour voler dans cet environnement.
Néanmoins, Cassini a pu obtenir des informations confirmant ce que le Voyageur sondes observées il y a des décennies, ainsi que répondre à un mystère séculaire sur les anneaux de Saturne. Fondamentalement, les scientifiques se demandent depuis longtemps si Saturne s'est formé avec ses anneaux ou les a acquis plus tard dans la vie. Cette nouvelle recherche indique qu'il s'agit probablement de ce dernier scénario et que Saturne les a acquis relativement récemment dans son histoire.
Selon leur étude, O'Donahue et ses collègues ont estimé que le système d'anneaux de Saturne ne devrait pas avoir plus de 100 millions d'années, car il faudrait autant de temps pour que l'anneau C passe de la densité de l'anneau B à ce que c'est aujourd'hui. À cet égard, explique O'Donoghue, l'humanité a la chance d'être là à une époque où les anneaux étaient toujours là:
«Nous avons la chance d’être là pour voir le système d’anneaux de Saturne, qui semble être au milieu de sa vie. Cependant, si les anneaux sont temporaires, nous avons peut-être simplement raté de voir des systèmes d'anneaux géants de Jupiter, Uranus et Neptune, qui n'ont aujourd'hui que de minces boucles!
Comme indiqué, les premiers indices de «pluie torrentielle» sont Voyageur missions, qui résultaient d’observations de ce que l’on pensait être trois phénomènes indépendants. Celles-ci comprenaient des variations dans l'ionosphère chargée électriquement de Saturne, des variations de densité dans les anneaux de Saturne et des bandes sombres étroites encerclant les latitudes moyennes nord des planètes.
En 1986, Jack Connerney - un chercheur du Goddard Space Center de la NASA et co-auteur de la récente étude - a publié un document de recherche qui reliait ces bandes sombres à la forme du champ magnétique de Saturne. En résumé, il a proposé que les particules de glace chargées électriquement des anneaux de Saturne coulent le long des lignes de champ magnétique invisibles et se déposent sous forme d’eau dans la haute atmosphère de Saturne.
Selon Connerney, ces particules sont devenues électriquement chargées soit par le rayonnement UV du Soleil, soit par des nuages de plasma provoqués par des micrométéorides bombardant les anneaux. Une fois que cela se produit, les particules ressentiraient l'attraction du champ magnétique de Saturne et seraient attirées par la gravité de Saturne le long des lignes de champ qui les déposeraient dans la haute atmosphère.
Ces particules de glace se vaporiseraient alors et interagiraient chimiquement avec l'ionosphère de Saturne, ce qui aurait pour effet d'éliminer la brume dans la stratosphère. Ces zones sembleraient plus sombres dans la lumière réfléchie, créant ainsi l’apparition de bandes sombres dans l’atmosphère de Saturne. Un autre résultat serait une augmentation de la durée de vie des particules chargées électriquement appelées ions H3 + (qui sont composées de trois protons et de deux élections).
La présence de ces ions a permis à O’Donoghue et à son équipe de confirmer la théorie de Connerney. À l'aide du télescope Keck, l'équipe a pu observer ces ions dans les hémisphères nord et sud de Saturne grâce à la façon dont ils brillent dans le spectre infrarouge (ce qui se produit lorsqu'ils interagissent avec la lumière du soleil). Ces bandes ont été observées à des endroits où les lignes de champ magnétique qui coupent le plan de l'anneau pénètrent dans la planète.
Ils ont ensuite analysé la lumière pour déterminer la quantité de pluie interagissant avec l'ionosphère de Saturne, ce qui indiquerait la quantité de particules de glace tirées des anneaux de Saturne. Ils ont découvert que cela correspondait aux valeurs élevées dérivées par Connerney et ses collègues dans leur étude de 1986.
L’équipe a également découvert une bande incandescente à une latitude plus élevée dans l’hémisphère sud, qui se trouve être l’endroit où le champ magnétique de Saturne coupe l’orbite d’Encelade. Depuis quelque temps, les astronomes savent que les geysers qui éclatent périodiquement de la région polaire sud d'Encelade (qui sont le résultat d'une activité géologique à l'intérieur) sont responsables de la reconstitution de l'anneau E de Saturne.
Cette dernière découverte indiquerait que certaines des particules glacées qu'Encelade émet pleuvent également sur Saturne, ce qui contribue également aux bandes sombres de la planète. Comme Connerney l'a indiqué:
"Ce n'était pas une surprise complète. Nous avons également identifié Encelade et l'anneau E comme une source abondante d'eau, sur la base d'une autre bande sombre étroite de cette ancienne image Voyager. »
Pour l'avenir, l'équipe aimerait voir comment la pluie annulaire change en raison des changements saisonniers sur Saturne. La période orbitale de Saturne, qui est de 29,4 ans, expose ses anneaux à différents degrés de soleil. Étant donné que l’exposition à la lumière UV charge les grains de glace dans l’anneau et les fait interagir avec le champ magnétique de Saturne, des niveaux d’exposition variables devraient avoir un impact direct sur la quantité de pluie annulaire dans la haute atmosphère.
Ces découvertes, qui poussent les scientifiques à repenser leurs hypothèses sur le système Saturne, ne sont que la dernière découverte en date du Cassini mission. Même si l'orbiteur a terminé sa mission il y a deux ans en s'écrasant dans l'atmosphère de Saturne, les données qu'il a renvoyées remettent toujours en question certaines théories plus anciennes sur Saturne tout en en confirmant d'autres.
Assurez-vous de regarder cette animation des anneaux disparus de Saturne, gracieuseté du NASA Goddard Space Center:
