Anneaux de Saturne : la piste d'une origine chaotique

La dÿsintÿgration d'un gros satellite de glace est peut-Ã?tre à l'origine des anneaux de Saturne. C'est ce que suggÃÅre l'analyse des clichÿs de la sonde Cassini, en orbite autour de la planÃÅte gÿante depuis 2004.

Les anneaux de Saturne n'ont peut-Ã?tre pas ÿtÿ toujours là . Autrefois, à leur place, orbitait un satellite de glace d'environ 100 km de diamÃÅtre, qu'une comÃÅte ou un astÿroÃ?de aurait percutÿ violemment et dÿtruit. Les fragments issus de la collision se seraient ensuite ÿtalÿs sur le mÃ?me plan orbital pour constituer les majestueux anneaux qui entourent aujourd'hui Saturne.
Ce scÿnario est celui qui se dessine aprÃÅs l'analyse minutieuse des images rÿcoltÿes par la sonde Cassini, le 1er juillet 2004. Ce jour-là , l'engin frÃ?le les anneaux pour se satelliser autour de Saturne, à 1,25 milliard de kilomÃÅtres de la Terre. Plus exactement, il passe au ras de l'anneau principal le plus extÿrieur, appelÿ A. Pendant la manÅ'uvre, la camÿra de la sonde, mise en "mode rafale", photographie la surface des anneaux à bout portant, à seulement quelques milliers de kilomÃÅtres de distance. Rÿsultat : les clichÿs les plus dÿtaillÿs de toute la mission Cassini, puisque la sonde ne repassera jamais aussi prÃÅs des anneaux.
Diffusÿes presque immÿdiatement, ces images recÃÅlent un trÿsor presque invisible que l'Amÿricain Matthew Tiscareno, de l'universitÿ Cornell, vient de dÿcouvrir. Il s'agit de la trace laissÿe par quatre corps solides d'une soixantaine de mÃÅtres de diamÃÅtre, dans la nuÿe de particules beaucoup plus petites constituant l'anneau A. Quatre blocs glacÿs a priori sans importance et qui pourtant suggÃÅrent que les anneaux de Saturne sont le fruit d'une collision titanesque. Un choc qui aurait eu pour consÿquence la dÿsintÿgration d'un satellite glacÿ dont les fragments se seraient ÿtalÿs en ceinture tout autour de Saturne.
Pour dÿcouvrir ces petits corps au sein de l'anneau A, il a fallu toute la patience et le savoir-faire de Matthew Tiscareno, qui a examinÿ les clichÿs à la loupe. Parmi une "soupe" informe de pixels noirs et blancs, il a finalement identifiÿ d'ÿtranges couples de taches allongÿes. Les images ayant ÿtÿ prises du cÃ?tÿ nocturne des anneaux, Tiscareno et ses collÃÅgues les interprÃÅtent comme des zones sensiblement moins denses que les autres - des sortes de "vides" dans la mer compacte de particules qui forment l'anneau A. "Leur aspect en hÿlice allongÿe correspond à des bras de marÿes prÿvus par la thÿorie, prÿcise Sÿbastien Charnoz, astrophysicien au CEA, qui travaille sur les donnÿes de Cassini. En mesurant la longueur de ces bras, on en dÿduit que la masse qui en est à l'origine est celle d'une boule de glace d'environ 60 m de diamÃÅtre." Matthew Tiscareno et ses collÃÅgues ont donc dÿcouvert indirectement quatre objets de 60 m de diamÃÅtre dans l'anneau A. Or, selon les modÃÅles, des corps de ce gabarit n'ont aucune chance de se constituer par accrÿtion de poussiÃÅres ; ils se forment à partir de cÅ'urs denses dÿjà crÿÿs. De tels cÅ'urs existent : ce sont les fragments d'un satellite dÿtruit.
Mais quatre petits objets perdus au sein de l'un des anneaux suffisent-ils pour ÿtayer l'hypothÃÅse ? Matthew Tiscareno pense que oui : "Parce que nous avons photographiÿ seulement une trÃÅs petite zone de l'anneau A, nous estimons qu'il pourrait y avoir jusqu'à dix millions de corps de cette taille, rÿpartis sur tout l'anneau. Un moyen naturel de crÿer de tels objets est de fracasser un corps glacÿ plus gros." "GrÃ?ce à des observations radio faites par les sondes Voyager en 1980 et 1981, nous connaissons le nombre de particules de quelques centimÃÅtres contenues dans l'anneau, ajoute Sÿbastien Charnoz. Nous savons aussi qu'il n'y a que deux objets de plusieurs kilomÃÅtres de diamÃÅtre, les satellites Pan et Atlas. Par consÿquent, nous avons une idÿe de la rÿpartition en taille des particules de l'anneau. Et celle-ci est conforme à ce qu'elle devrait Ã?tre à la suite d'une collision."
Reste à comprendre comment et quand un tel cataclysme a pu se produire. En effet, un satellite de 100 km de diamÃÅtre ne peut pas se former à l'endroit des anneaux. Dans cette rÿgion, les forces de marÿes engendrÿes par Saturne, situÿe à moins de 140 000 km, empÃ?chent l'accrÿtion. Un tel satellite s'est donc forcÿment constituÿ ailleurs avant d'arriver dans cette zone (par exemple, en ÿtant capturÿ). Il a ensuite ÿtÿ percutÿ par une comÃÅte de grande taille, qui l'a fait ÿclater. "Si l'on prend le flux standard de comÃÅtes, ce genre d'ÿvÿnement est peu probable, prÿcise Sÿbastien Charnoz. Mais il existe une possibilitÿ : selon les modÃÅles, par le passÿ, lorsque Saturne est entrÿe en rÿsonance 2/1 avec Jupiter, tout le SystÃÅme solaire a ÿtÿ dÿstabilisÿ et un intense bombardement comÿtaire s'est dÿclenchÿ." Au cours de cet ÿpisode, dont les astronomes retrouvent la trace sur la Lune et qu'ils datent d'environ 3,8 milliards d'annÿes, la collision supposÿe a eu de bonnes chances d'avoir lieu.
Ã? ce stade, l'idÿe que les anneaux de Saturne rÿsultent de la fragmentation d'un satellite, mÃ?me si elle est ÿtayÿe par plusieurs indices, conserve une dimension spÿculative. En particulier, l'une des questions qui restent impossibles à trancher est celle de l'Ã?ge des anneaux. Si le cataclysme invoquÿ s'est produit voici 3,8 milliards d'annÿes, les chercheurs se demandent pourquoi les anneaux ne s'ÿtendent pas davantage. Les calculs montrent en effet que ceux-ci atteindraient leurs limites actuelles en seulement 10 à 100 millions d'annÿes... D'un autre cÃ?tÿ, la dÿcouverte d'un "cycle de la matiÃÅre" (lire encadrÿ en haut à gauche) expliquerait leur longÿvitÿ tout en leur confÿrant une apparence jeune. L'enquÃ?te est loin d'Ã?tre terminÿe.

Philippe Henarejos