Saturne et ses anneaux

(SciePro/Bibliothèque de photos scientifiques/Getty Images)

Depuis que nous l’avons remarqué pour la première fois au milieu des années 1970, les scientifiques ont été intrigués par le renflement Lyman-alpha (Lyα) de Saturne : une barre particulièrement brillante de lumière ultraviolette émise par des atomes d’hydrogène lors d’un type particulier de transition électronique.

Maintenant, il y a une explication. POUR nouveaux programmes d’études comment la pluie de particules glacées des anneaux de Saturne joue un rôle dans le réchauffement de la haute atmosphère de la planète par le biais d’autres réactions chimiques que nous ne comprenons pas encore complètement.

Selon la NASA, c’est la première fois que nous observons ce phénomène dans le système solaire. L’équipe de recherche à l’origine de l’étude pense que les nouvelles informations pourraient être utilisées pour trouver d’autres planètes avec des anneaux similaires à ceux de Saturne.

« Tout est alimenté par des particules annulaires qui tombent en cascade dans l’atmosphère à des latitudes spécifiques. » dit l’astronome Lotfi Ben-Jaffel, de l’Institut d’Astrophysique de Paris, France. « Ils modifient la haute atmosphère, changeant la composition. »

« Et puis vous avez aussi des processus de collision avec des gaz atmosphériques qui réchauffent probablement l’atmosphère à une altitude spécifique. »

Nous connaissons déjà les pluies d’anneaux, la façon dont les anneaux géants autour de Saturne se désintègrent dans la planète elle-même ; les anneaux pourraient disparaître complètement en aussi peu que 100 millions d’années, selon les experts.

Ce que nous ignorions, c’était l’interaction de la pluie avec l’hydrogène. Les chercheurs ont étudié les lectures de lumière ultraviolette des engins spatiaux Voyager 1, Voyager 2 et Cassini, ainsi que les explorateur international de l’ultraviolet et le télescope spatial Hubble, pour obtenir une lecture d’émission Lyα cohérente.

Image composite montrant la lumière ultraviolette la plus brillante émise par Saturne. (NASA, ESA, Lotfi Ben-Jaffel (IAP et LPL))

Lorsque certaines de ces lectures ont été initialement prises, les lectures de lumière ultraviolette ont été rejetées comme des interférences sonores provenant des sondes elles-mêmes. Maintenant, cependant, les chercheurs ont montré qu’il existe en fait une bande plus brillante de lumière émettant Lyα dans l’hémisphère nord de la planète.

« Quand tout a été calibré, nous avons clairement vu que les spectres sont cohérents dans toutes les missions. » dit Ben Jaffel. « Cela a été possible parce que nous avons le même point de référence, de Hubble, sur le taux de transfert d’énergie de l’atmosphère mesuré sur des décennies. »

« Cela m’a vraiment surpris. J’ai juste regroupé les différentes données de distribution de la lumière et j’ai réalisé, wow, c’est la même chose. »

L’atmosphère de Saturne c’est 75% d’hydrogène et 25% d’hélium, avec de plus petites traces d’autres substances et beaucoup de vent – jusqu’à 1 800 kilomètres (1 118 miles) par heure à l’équateur. La température à travers les couches de l’atmosphère varie de -130 °C (-202 °F) à 80 °C (176 °F).

Les données recueillies par les différents engins spatiaux s’étendent sur plusieurs années, permettant aux scientifiques d’étudier les multiples saisons et cycles solaires de la planète. La nature et la consistance de la lumière ultraviolette signifient que la pluie verglaçante est l’explication la plus probable.

Comme le soulignent les chercheurs, c’est encore plus une preuve de variations dans les exoplanètes : Jupiter, par exemple, a un type de renflement Lyman-alpha (Lyα) différent de celui de Saturne.

Toutes ces informations sont utiles à mesure que nos télescopes deviennent plus puissants et sont capables de capter une plus grande partie de l’Univers qui nous entoure.

« Nous ne sommes qu’au début de cet effet de caractérisation des anneaux dans la haute atmosphère d’une planète. » dit Ben Jaffel. « A terme, nous voulons avoir une approche globale qui produise une véritable signature sur les atmosphères des mondes lointains. »

« L’un des objectifs de cette étude est de voir comment nous pouvons l’appliquer à des planètes en orbite autour d’autres étoiles. Appelez cela la recherche d' »exo-anneaux ». « 

La recherche a été publiée dans le revue de sciences planétaires.