jeudi 3 septembre 2015

Un anneau plus jeune que les autres autour de Saturne

Une récente étude produite grâce à la sonde Cassini vient de montrer qu’une partie des anneaux de Saturne serait beaucoup plus jeune que les autres.



En août 2009, Saturne était alors à son équinoxe, et le Soleil illuminait les anneaux de la planète géante exactement par la tranche. C’était une fabuleuse opportunité pour la sonde Cassini d’observer d’éventuels changements rapides dans la structure des anneaux qui pourraient permettre d’en déduire des informations précieuses sur leur nature. Dans sa course de 29 ans autour du Soleil, Saturne, dont l’axe est incliné par rapport au plan de son orbite, voit successivement le soleil éclairer ses anneaux par le nord puis par le sud. Ces variations de luminosité produisent des variations de température dans les anneaux en fonction des saisons.
Saturne imagée par Cassini durant l'équinoxe de 2009 (NASA/JPL/Space Science Institute)
Dans leur étude parue dans la revue Icarus, l’équipe scientifique de la sonde Cassini montre qu’au cours de cette phase d’équinoxe de 2009, un anneau a montré une forte anomalie de température. Cette température plus élevée que la normale a offert aux chercheurs une fenêtre inespérée vers la structure interne des particules de glace formant les anneaux qui est habituellement inaccessible. En effet, la plupart du temps, on ne peut rien savoir sur les particules des anneaux à plus de 1 mm de profondeur de leur surface, mais le fait qu’une partie d’entre elles ne se soit pas refroidie normalement a permis aux chercheurs de modéliser de quoi elles pouvaient être faites pour induire un tel comportement thermique.
Ryuji Morishima du JPL de la NASA et son équipe ont exploité les données de l’instrument CIRS (Composite Infrared Spectrometer) de Cassini, qui est une sorte de gros thermomètre, durant une année autour de l’équinoxe. Ils ont ensuite comparé les données de température mesurées avec des modèles de structure des particules de glace formant les anneaux.
Pour la très grande majorité des anneaux, les modèles prédisaient correctement comment se refroidissent les anneaux lorsqu’ils passent de la lumière à l’ombre, mais dans une grande section de l’anneau A, la température était bien plus élevée que la prédiction des modèles, notamment dans une zone située au beau milieu de l’anneau A.

Résumé en chiffres des succès de Cassini après 10 ans
en orbite de Saturne (NASA/JPL/Caltech)
En modifiant la structure des particules glacées dans leur modèle, Morishima et ses collaborateurs sont ainsi parvenus à reproduire l’effet mesuré. Il est nécessaire pour cela d’introduire des « particules » de glace solide de l’ordre de 1 m de dimension, avec une fine couche de régolithe à leur surface. Ce régolithe glacé, un peu semblable à de la neige, est créé par de multiples petits impacts répétés au cours du temps.
Trouver des blocs de glace de cette dimension avec une telle concentration dans cette région est tout à fait inattendu. Les blocs au sein d’un anneau sont généralement dispersés rapidement et se retrouvent répartis de manière homogène dans l’anneau sur une échelle de temps de 100 millions d’années. Cette accumulation de blocs denses dans une région unique suggère qu’un processus les a placé là dans un passé récent, ou bien que ces particules sont confinées dans cette zone par un autre phénomène. Les chercheurs américains évoquent deux pistes pour expliquer l’agrégation observée :  
Un satellite aurait pu exister à cet endroit il y a quelques centaines de millions d’années et aurait pu être détruit, éventuellement par un impact géant. Les débris résultant n’auraient pas eu le temps de se disperser complètement tout autour de Saturne. La seconde hypothèse serait que des microsatellites pourraient entraîner des blocs de glace derrière eux au cours de leur migration dans les anneaux, et  l’un d’eux aurait été détruit au milieu de l’anneau A sous l’influence gravitationnelle de Saturne et de ses gros satellites.

Au final, ce que disent ces résultats, c’est que le milieu de l’anneau A de Saturne serait bien plus jeune que le reste des anneaux, qui eux ont probablement l’âge de Saturne.
L’âge des anneaux de Saturne devrait pouvoir être estimé, ou du mois contraint, par des prochaines mesures de la sonde Cassini. Il s’agira de mesures indirectes à partir de l’évaluation de leur masse exacte, mesurée par des méthodes gravitationnelles pour la première fois par Cassini. Ce sera au cours de ses toutes dernières orbites rapprochées de la planète géante.

Source :
Incomplete cooling down of Saturn’s A ring at solar equinox: Implication for seasonal thermal inertia and internal structure of ring particles
R. Morishima et al.
Icarus, à paraître

Communiqué NASA/JPL