jeudi 28 mars 2019

Des satellites qui se nourrissent des anneaux de Saturne


Alors que Saturne possède plus de 60 satellites, cinq d'entre eux (Pan, Daphne, Atlas, Pandora et Epimethée) sont intimement liés aux anneaux de la géante. La sonde Cassini les a survolé à plusieurs reprises lors de ses dernières orbites autour de Saturne entre décembre 2016 et avril 2017. Les résultats de ces passages rapprochés sont publiés aujourd'hui, et on découvre que ces satellites se seraient en grande partie formés à partir de l'accrétion de matière provenant des anneaux...




Bonnie Buratti (Jet Propulsion Laboratory) et ses collègues américains et européens ont exploité les données de cinq survols successifs des cinq petits satellites aux morphologies atypiques qui sont noyés dans les anneaux de Saturne. Leurs propriétés optiques ont été déterminées précisément, et les données enregistrées par les instruments de Cassini ne s'arrêtent pas là; ont également été mesurés la morphologie, la structure, l'environnement radiatif et la composition, tout ça avec des images en UV et en infra-rouge en plus du visible. Les chercheurs peuvent maintenant, notamment,  mieux comprendre les différences de couleur qui apparaissent entre les satellites en fonction de leur distance radiale. 


Il faut savoir que certains de ces satellites sont si proches des anneaux qu'ils peuvent en altérer la forme ou la composition. La grande question que se posent les planétologues est bien sûr la question de l'origine de ces satellites internes : ont-ils été produits par les anneaux ou bien les anneaux ont-ils été produits en partie par la destruction d'un satellite de leur genre? 
Il faut dire que la morphologie de ces satellites est plutôt très atypique : Pan et Atlas ont une forme de ravioli, Pandora et Daphne sont boursouflées avec une sorte d'anneau, quant à Epiméthée, il fait plus penser à une patate difforme.

Concernant, la composition de Pan, Daphne, Atlas, Pandora et Epiméthée, Bonnie Buratti et ses collègues trouvent un point commun : ils ne possèdent tous aucun autre élément volatil que de l'eau solide. L'analyse montre que leur géologie est le résultat d'une histoire complexe révélée par le présence de stries qui indiquent par exemple des stress de marée. Les chercheurs précisent dans leur article que publie Science aujourd'hui, que la coloration, plutôt rouge pour Pan et plutôt bleue pour Epiméthée, dépend directement de leur position vis à vis des anneaux. Deux processus de coloration semblent en compétition : d'une part une contamination par un chromophore rouge (composé organique et ferreux) provenant des anneaux principaux et d'autre part l'impact de particules de glace provenant de l'anneau E, et donc en partie des particules d'eau éjectées par les geysers d'Encelade, qui ont été reconnues comme source nourricière de l'anneau E. Chaque satellite arbore ainsi la couleur de l'anneau qui lui est le plus proche.

Mais c'est à partir de la mesure de la densité des petits satellites que les planétologues parviennent enfin à leur conclusion, bien aidés par les autres mesures : Pan, Daphne, Atlas, Pandora et Epiméthée se seraient formés par étapes successives, avec une importante phase d'accrétion de matière issue des anneaux, qui est toujours à l'oeuvre. Ce serait d'ailleurs l'accrétion de glace provenant des anneaux qui formerait les boursouflures disgracieuses qui sont observées sur ces cinq petits satellites.

Mais la similarité globale entre les satellites et les anneaux adjacents laissent penser aux chercheurs qu'ils se se seraient pas formés uniquement par accrétion des anneaux mais pourraient être eux-mêmes des petits résidus du cataclysme qui a donné naissance aux anneaux il y a quelques dizaines de millions d'années. La nature de l'événement reste quant à elle encore une énigme aujourd'hui : collision de deux gros satellites ou destruction d'un seul par effet de marée gravitationnelle... L'analyse des données de Cassini ne permet pas (encore) de répondre à la question.


Source

Close Cassini flybys of Saturn’s ring moons Pan, Daphnis, Atlas, Pandora, and Epimetheus
Bonnie. J. Buratti et al.
Science  28 Mar 2019


Illustrations

1) Vue d'artiste de la sonde Cassini en orbite de Saturne (NASA/JPL/Caltech)

2) Images de Pan, Daphné et Epiméthée (B. Buratti et al., Science)

3) Observation de perturbations des anneaux de Saturne par Pan (en haut) et Daphné (en bas) (NASA/JPL/Caltech)