Nous saurons enfin quand les magnifiques anneaux se sont formés

Les anneaux de Saturne sont l’un des joyaux du système solaire, mais il semble que leur temps soit court et leur existence éphémère.

Une nouvelle étude suggère que les anneaux ont entre 400 et 100 millions d’années, une fraction de l’âge du système solaire. Cela signifie que nous avons de la chance de vivre à une époque où la planète géante a ses magnifiques anneaux. La recherche révèle également qu’ils pourraient disparaître dans 100 millions d’années.

Les anneaux ont été observés pour la première fois en 1610 par l’astronome Galileo Galilei qui, en raison des limites de résolution de son télescope, les a initialement décrits comme deux planètes plus petites de chaque côté de l’orbe principal de Saturne, apparemment en contact physique avec lui.

En 1659, l’astronome néerlandais Christiaan Huygens publia Systema Saturniumdans lequel il est devenu le premier à les décrire comme un mince système d’anneaux plats qui ne touchait pas la planète.

Il a également montré comment leur apparence, vue de la Terre, change lorsque les deux planètes tournent autour du Soleil et pourquoi elles semblent disparaître à certains moments. Cela est dû au fait que leur géométrie de visualisation est telle que nous, sur Terre, les voyons périodiquement par la tranche.

Les anneaux sont visibles pour quiconque possède une bonne paire de jumelles ou un modeste télescope de jardin. Fondus en blanc sur l’orbe jaune pâle de Saturne, les anneaux sont composés presque entièrement de milliards de particules de glace d’eau, qui brillent en diffusant la lumière du soleil.

Au milieu de ce matériau glacé se trouvent des dépôts de substance plus sombre et poussiéreuse. En sciences spatiales, la « poussière » fait généralement référence à petits grains de matériau rocheux, métallique ou riche en carbone qui est sensiblement plus foncé que la glace. Il est également appelé collectivement micrométéoroïdes. Ces grains imprègnent le système solaire.

De temps en temps, vous pouvez les voir entrer dans l’atmosphère terrestre la nuit sous forme d’étoiles filantes. Les champs gravitationnels des planètes ont pour effet de grossir ou de focaliser cette « chute » poussiéreuse et planétaire.

Au fil du temps, cette chute ajoute de la masse à une planète et modifie sa composition chimique. Saturne est une planète géante gazeuse massive avec un rayon d’environ 60 000 km, environ 9,5 fois celui de la Terre et une masse d’environ 95 fois celle de la Terre. Cela signifie qu’il a un très grand « puits de gravité » (le champ gravitationnel entourant un corps dans l’espace) qui est très efficace pour canaliser les grains poussiéreux vers Saturne.

Parcours de collision

Les anneaux s’étendent de quelque 2 000 km au-dessus des sommets des nuages ​​de Saturne à environ 80 000 km, occupant une grande surface d’espace. Lorsque la poussière qui tombe passe à travers, elle peut entrer en collision avec des particules de glace dans les anneaux. Au fil du temps, la poussière assombrit progressivement les cernes et ajoute à leur masse.

Cassini-Huygens était un vaisseau spatial robotisé lancé en 1997. Il a atteint Saturne en 2004 et est entré en orbite autour de la planète, où il est resté jusqu’à la fin de la mission en 2017. L’un des instruments à bord était le Analyseur de poussière cosmique (CDA).

En utilisant les données du CDA, les auteurs du nouvel article ont comparé le nombre actuel de poussières dans l’espace autour de Saturne avec la masse estimée de matériau poussiéreux sombre dans les anneaux. Ils ont découvert que les anneaux ne datent pas de plus de 400 millions d’années et peuvent être aussi jeunes que 100 millions d’années. Ces échelles de temps peuvent sembler longues, mais elles représentent moins d’un dixième de l’âge de 4,5 milliards d’années du système solaire.

Cela signifie également que les anneaux ne se sont pas formés en même temps que Saturne ou les autres planètes. Ils sont, cosmologiquement parlant, un ajout récent au système solaire. Pendant plus de 90% de l’existence de Saturne, ils n’étaient pas présents.

Étoile de la mort

Cela conduit à un autre mystère : comment les anneaux se sont-ils formés pour la première fois, étant donné que toutes les principales planètes et lunes du système solaire se sont formées bien plus tôt ? La masse totale des anneaux est estimée à environ la moitié de celle de l’une des plus petites lunes glacées de Saturne, dont beaucoup présentent d’énormes caractéristiques d’impact sur leurs surfaces.

Une en particulier, la petite lune Mimasqui est surnommée l’étoile de la mort, a un cratère d’impact de 130 km de large appelé Herschel à sa surface.

Ce n’est en aucun cas le plus grand cratère du système solaire. Cependant, Mimas ne fait qu’environ 400 km de diamètre, donc cet impact n’aurait pas nécessité beaucoup plus d’énergie pour effacer la lune. Mimas est fait de glace d’eau, tout comme les anneaux, il est donc possible que les anneaux se soient formés à partir d’un tel impact cataclysmique.

Anneau de pluie

Quelle que soit leur formation, l’avenir des anneaux de Saturne ne fait guère de doute. L’impact des grains de poussière contre les particules de glace se produit à des vitesses très élevées, ce qui entraîne l’éclatement de minuscules fragments de glace et de poussière de leurs particules mères.

La lumière ultraviolette du Soleil provoque la charge électrique de ces fragments via le effet photoélectrique. Comme la Terre, Saturne a un champ magnétique, et une fois chargés, ces minuscules fragments de glace sont libérés du système d’anneaux et piégés par le champ magnétique de la planète.

De concert avec la gravité de la planète géante, ils sont ensuite canalisés dans l’atmosphère de Saturne. Cette « pluie annulaire » a été observée pour la première fois de loin par les engins spatiaux Voyager 1 et Voyager 2 lors de leurs brefs survols de Saturne au début des années 1980.

Dans une plus récente papier de 2018 les scientifiques ont utilisé des décomptes de poussière, encore une fois du CDA, alors que Cassini volait entre les anneaux et les sommets des nuages ​​de Saturne, pour déterminer la quantité de glace et de poussière perdue par les anneaux au fil du temps. Cette étude a démontré qu’environ une piscine de taille olympique de la masse des anneaux est perdue dans l’atmosphère de Saturne toutes les demi-heures.

Ce débit a été utilisé pour estimer que, compte tenu de leur masse actuelle, les anneaux auront probablement disparu dans aussi peu que 100 millions d’années. Ces beaux anneaux ont une histoire mouvementée et, à moins qu’ils ne soient reconstitués d’une manière ou d’une autre, ils seront engloutis par Saturne.

Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.