Le télescope Hubble a aidé à résoudre une énigme datant de plus de 40 ans, découverte notamment avec les missions Voyager et concernant un excès de rayonnement mystérieux de Saturne dans l’ultraviolet. Il s’agissait au final d’une interaction inattendue entre les anneaux de la géante et son atmosphère.
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On sait que Galilée est le premier à observer Saturne avec une lunette en 1610, remarquant aussitôt sa forme étrange dont il ne comprendra pas la nature. Il faudra pour cela attendre 1655 et le mathématicienmathématicien, astronomeastronome et physicienphysicien néerlandais Huygens qui comprend, quant à lui, qu'il doit s'agir d'un anneau dont son collègue Giovanni Domenico Cassini découvre finalement en 1675 qu'il est composé, en réalité, d'un grand nombre d'anneaux concentriques séparés.
Astronomes, mathématiciens et physiciens vont alors essayer de connaître leur nature et leur origine. En 1859, James Clerk Maxwell fait voler en éclats la théorie proposée par Laplace en 1787. Les anneaux de Saturne ne peuvent pas être solides, les lois de la physique l'interdisent. Maxwell, plutôt connu pour avoir prédit l'existence des ondes électromagnétiques qu'il identifia avec les ondes lumineuses, en déduit qu'il s'agit probablement d'un ensemble de petits corps orbitant autour de Saturne.
Des siècles de recherches sur la nature des anneaux de Saturne
Sofia Kovalevskaya (en français et en allemand, elle signe Sophie Kowalevski), une mathématicienne russe, née en 1850 et décédée en 1891, qui s'est illustrée par des travaux sur les équations aux dérivées partielles, a complété le travail de Maxwell en prouvant que les anneaux de Saturne ne pouvaient pas non plus être liquidesliquides. L'astronome états-unien James Edward Keeler confirma finalement l'hypothèse de Maxwell en 1895.
On sait depuis des décennies, notamment grâce aux sondes Voyager, que ces anneaux sont principalement composés de particules comportant de 90 % à 95 % de glace d'eau, la taille de ces particules allant du grain de poussière à une boule de neige de dix mètres de diamètre. Aujourd'hui, si l'on en croit l'astrophysicienastrophysicien Lotfi Ben-Jaffel de l'Institut d'astrophysiqueastrophysique de Paris et du Lunar & Planetary Laboratory de l'université d'Arizona, auteur principal d'un article publié dans le Planetary Science Journal avec ses collègues, on découvre que des pluies de glace issues de ces anneaux chauffent l'atmosphèreatmosphère de Saturne !
Pour arriver à cette conclusion étonnante, Ben-Jaffel et ses collègues se sont appuyés sur des données archivées provenant d'observations dans le domaine de l'ultravioletultraviolet issues de quatre missions spatiales qui ont étudié Saturne. Il y a d'abord la mission des sondes Voyager qui ont survolé Saturne dans les années 1980 et qui ont mesuré un excès d'émissionémission dans l'ultraviolet que les planétologues de l'époque ne comprenaient pas et qu'ils avaient fini par attribuer à du bruit dans les détecteurs des sondes, comme l'explique un communiqué de la NasaNasa. Autres archives explorées, celles de la mission Cassini et celles de l'International Ultraviolet Explorer (IUE), qui a été lancé en 1978. L'IUE était censé ne fonctionner que trois ans mais au final il a fait des observations pendant 18 ans, fournissant un grand nombre de découvertes relatives à la composition chimique des étoilesétoiles, des galaxiesgalaxies, des quasarsquasars et des corps célestes du Système solaireSystème solaire.
Mais rien n'aurait vraiment été possible sans une consolidation de ces données archivées et de leur possible interprétation fournie par les instruments de HubbleHubble opérant, eux aussi, dans l'ultraviolet. Les spectresspectres des émissions d'ultraviolets en excès étaient finalement tous concordant et les mesures permettaient de suivre ces émissions sur une quarantaine d'années et à travers plusieurs cycles solaires et plusieurs saisonssaisons sur Saturne.
L'International Ultraviolet Explorer a été le premier du genre, nous donnant un aperçu de phénomènes tels que les supernovas et la comète de Halley. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © SciShow Space
Des pluies de glace qui trahissent des anneaux autour d'exoplanètes ?
Dans le communiqué de la Nasa, Lotfi Ben-Jaffel explique finalement que « nous ne sommes qu'au début de la caractérisation de cet effet des anneaux sur la haute atmosphère d'une planète. Nous voulons à terme avoir une approche globale qui donnerait une véritable signature sur les atmosphères de mondes lointains. L'un des objectifs de cette étude est de déterminer comment nous pouvons l'appliquer aux exoplanètesexoplanètes en orbiteorbite autour d'autres étoiles. Appelez cela la recherche d'exo-anneaux ».
Dans le cas présent, l'excès de rayonnement ultraviolet par rapport aux prédictions des planétologues indiquait que quelque chose contaminait et chauffait la haute atmosphère de l'extérieur.
Il s'agirait donc en l'occurrence de particules de glace quittant les anneaux de Saturne en raison de collisions entre ces particules et des micrométéorites, au bombardement des particules du vent solairevent solaire, au rayonnement ultraviolet solaire ou à des forces électromagnétiques agissant sur la poussière glacée chargée électriquement. Une fois éjectées des anneaux, les particules chuteraient alors simplement vers Saturne sous l'effet de la gravitationgravitation, produisant donc un processus d'accrétionaccrétion convertissant l'énergie potentielleénergie potentielle traditionnelle en chaleurchaleur lorsque les particules des anneaux entrent en collision avec les couches hautes de l'atmosphère de Saturne.
