L'atmosphère de Saturne

Aperçu général de l'atmosphère de Saturne

Saturne, tout comme Jupiter, Uranus et Neptune est classée parmi les géantes gazeuses. Il ne s'agit ni plus ni moins qu'un noyau rocheux entouré d'une atmosphère. Pour rappel, les géantes gazeuses n'ont pas de surface. L'altitude 0 km est aléatoire. Elle correspond à l'endroit où la température passe du positif au négatif. La pression y est de 0,1 bars.

Contrairement à ce que l'on pourrait penser, Saturne est une planète ultra légère à peine 95 fois plus lourde que la Terre alors que son volume est 760 fois supérieur. Elle a une densité inférieure à celle de l'eau au point que s'il existait un océan assez grand pour l'y déposer, elle se mettrait à flotter.

Composition atmosphérique de Saturne

En dehors de l'hydrogène et de l'hélium, les principaux constituants de la planète, l'atmosphère de Saturne renferme d'autres éléments comme l'ammoniac, le deutérium, l'éthane, le phosphate, le monodeutérométhane, l'acétylène, l'arsine, l'eau, le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone.

Coupe de Saturne

Saturne se découpe en trois couches distinctes:

  • Le noyau de roche et de glace (pression de 8 millions de bars);
  • La couche d'hydrogène et hélium métalliques (pression de 3 millions de bars);
  • La couche d'hydrogène et d'hélium moléculaires.

Le noyau de roche et de glace est le seul constituant solide de Saturne. Il est composé d'un mélange de métaux, roches et de glace d'ammoniac, d'eau et de méthane. Autour de ce noyau se sont agglomérés les gaz qui se trouvaient sur l'orbite de la future Saturne. Ils vont former l'essentiel de la planète.

La couche d'hydrogène et d'hélium métalliques : Il s'agit d'une couche épaisse de 15 000 à 17 000 km environ dans laquelle, la pression y est tellement forte que l'hydrogène et l'hélium prennent les propriétés du métal, d'où l'origine du nom. A cette profondeur, l'hélium n'est plus soluble et tombe en gouttes vers le centre de la planète. Ce phénomène est appelé "lessivage". Jupiter, plus chaude en son sein ne connaît pas ce phénomène. La chute des gouttes d'hélium est ralentie par le frottement, ce qui produit de la chaleur, qui remonte dans les couches supérieures de l'atmosphère et est rayonnée dans l'espace. C'est la raison pour laquelle, Saturne émet 2 fois plus d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil.

La couche d'hydrogène et d'hélium moléculaires est la dernière partie de ce qui compose l'atmosphère de la planète. Tout comme son nom l'indique, l'hydrogène et l'hélium en sont les principaux constituants, à raison respectivement de 96,3 % et 3,3 % et le restant étant occupé par le méthane. La couche supérieure de l'atmosphère de Saturne est recouverte d'une brume constituée de cristaux d'ammoniac, ce qui donne cette couleur un peu pâle.

Bandes et Zones de Saturne

La couche nuageuse visible dans l'atmosphère supérieure de Saturne est organisée en bandes parallèles connues sous le nom de courants-jets. Elles sont moins visibles et plus larges près de l'équateur que sur Jupiter. Les « bandes » sombres sont de l'air descendant tandis que les « zones » claires sont de l'air ascendant. Les vents les plus violents apparaissent au milieu des zones, atteignant 1 800 km/h à l'équateur.

Bandes et Zones de Saturne
Reconstitution des bandes et zones nuageuses de Saturne à partir de clichés pris par la sonde Cassini en 2004 - Photo NASA/B. Jónsson (Agrandir)

Au Nord

  • Région Polaire Nord: Couleur et luminosité variables. Parfois brun foncé.
  • Zone Tempérée Nord: Généralement claire. Seuls quelques détails sont visibles depuis la Terre.
  • Ceinture Tempérée Nord: Très active. Contient des courants turbulents.
  • Zone Tropicale Nord: Zone claire.
  • Ceinture Equatoriale Nord: Zone sombre.
  • Zone Equatoriale: La zone la plus claire. Présente parfois des taches blanches.

Au Sud

  • Ceinture Equatoriale Sud: Zone sombre. Identique à Ceinture Equatoriale Nord.
  • Zone Tropicale Sud: Claire. Généralement dépourvue de caractéristiques.
  • Ceinture Tempérée Sud: Claire. Contient quelques taches sombres et imprécises.
  • Zone Tempérée Sud: Claire. Possède une bande sombre à 55° S. Peu de détails sont visibles depuis la Terre.
  • Région Polaire Sud: Identique à Région Polaire Nord.

Particularités de Saturne

Les taches blanches

L'arrivée du printemps dans l'hémisphère Nord coïncide avec l'apparition de grandes taches blanches, gigantesques tempêtes qui s'étendent sur des milliers de kilomètres. Elles se forment en profondeur dans des nuages d'eau et remontent dans la haute atmosphère, créant un panache de vapeur. Elles interagissent avec les vents qui se déplacent d'Est en Ouest et provoquent d'importants changements de température très haut dans l'atmosphère. Elles ont un impact sur les vents atmosphériques donnant naissance à des courants sinueux à l'origine de tourbillons géants.

Tache blanche de Saturne
Une tempête suivie par la sonde Cassini dans le courant de l'été 2011 - Photo NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute (Agrandir)

Début 2011, la sonde Cassini a pu suivre de près l'évolution de l'une de ces fameuses taches blanches. En décembre 2010, le début d'une tempête est observé dans l'hémisphère Nord de la planète. Elle s'étend sur 2 500 km mais va grossir pour atteindre 17 000 km moins d'un mois plus tard. Ces phénomènes sont accompagnés d'un taux élevé d'éclairs. Pour la tache de 2011, pas moins de 10 éclairs à la seconde ont été détectés avec une intensité radio 10 000 fois supérieure à ce qui à celle des éclairs terrestres.

L'hexagone de Saturne

Le Pôle Nord de Saturne est affublé d'une forme géométrique particulière. Un hexagone de 32 000 km de long coiffe l'hémisphère Nord de la planète. Son épaisseur est estimée à 100 km environ. Sa période de rotation, 10 h 39 min 24 s, coïncide avec celle des émissions radio en provenance de l'intérieur de la planète. La dernière théorie qui pourrait expliquer le phénomène serait un courant d'air qui suit le contour de l'hexagone d'Ouest en Est à la vitesse de 360 km/h.

Hexagone de Saturne
Une tempête suivie par la sonde Cassini dans le courant de l'été 2011 - Photo NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute (Agrandir)

Le ruban de Saturne

Par 46° Nord, on retrouve ce que les scientifiques ont appelé le Ruban. Il s'agit d'une ligne sombre se déplaçant en ondulant vers l'est. Entre deux creux, il y a une distance de 5 000 km approximativement. Au nord du ruban, à l'intérieur des creux, des cyclones tourbillonnent dans le sens des aiguilles d'une montre. Au Sud du ruban, sous les bosses, on retrouve ces mêmes phénomènes cycloniques mais tourbillonnant cette fois dans le sens contraire des aiguilles d'une montre.


Sources

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