Les anneaux de Saturne

01-01-2017 Philippe VOLVERT

Les anneaux de Saturne

De toutes les planètes ceinturées par des anneaux, Saturne a les plus spectaculaires du système solaire. Ils forment un disque de 140 000 km de diamètre pour moins d'un km d'épaisseur. Composés de roches et de glace d'eau pure à plus de 90 %, ils réfléchissent la lumière du Soleil, les rendant visibles depuis la Terre à l'aide de jumelles. La taille des éléments qui constituent les anneaux varie entre quelques millimètres à quelques mètres. Chacun d'eux suit une orbite distincte alignée sur le plan équatorial de la planète.

Anneau B photographié par la sonde Cassini
L'anneau B photographié par la sonde Cassini - Photo NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute (Agrandir)

Origine des anneaux de Saturne

Les anneaux de Saturne sont l'une des merveilles du système solaire. Visibles à travers un instrument, ils sont restés une énigme depuis leur découverte par Galilée au XVIIème siècle. Aujourd'hui, on comprend le mécanisme qui régit ce système annulaire. Mieux encore, il existe une formule universelle qui s'applique à la distribution granulométrique de la matière composant les anneaux.

Il existe plusieurs théories pour expliquer la présence des anneaux autour de Saturne. Deux d'entre elles sont en lien direct avec ce que l'on appelle la « limite de roche ». Il s'agit d'une distance limite dans laquelle les forces gravitationnelles induites par la planète sont telles que les constituants des anneaux ne peuvent s'agglomérer pour former une lune. Dans ce cas, soit les reliquats de la formation de Saturne n'ont jamais pu former une énième lune orbitant autour de la planète, soit un astre s'est retrouvé à une distance trop proche de la planète et aurait été détruit par la gravité de Saturne. Mais depuis peu, une nouvelle théorie tente d'expliquer le mystère des anneaux de Saturne. D'après des simulations numériques, une lune de la taille de Titan se serait approchée de trop près de la planète. Les forces gravitationnelles auraient provoqué la dispersion de la glace recouvrant la lune tandis que la partie rocheuse aurait fini par être happée dans les hautes couches atmosphérique de la planète et se serait disloquée. Cette dernière théorie a l'avantage d'expliquer la pureté de la glace composant les anneaux de Saturne.

Là où tout le monde s'accorde c'est sur la répartition des matériaux formant les anneaux. Elle obéit à la loi en cube inverse selon laquelle plus les particules de glace sont grosses, moins elles sont nombreuses. Les scientifiques ont pu déterminer une formule mathématique (1/x m3) qui s'applique non seulement à Saturne mais à toutes les planètes possédant un système d'anneaux.

Cartographie des anneaux de Saturne

L'Union Internationale d'Astronomie recense sept « anneaux principaux », désignés par une lettre majuscule selon un ordre alphabétique qui correspond à l'ordre chronologique de leurs découvertes. Les derniers anneaux découverts sont repris dans la nomenclature sous un nom de code "année planète numéro de découverte" en attendant de recevoir un nom de baptême.

A noter que dans la nomenclature astronomique, les Divisions sont des séparations entre les anneaux tandis que les Lacunes sont des espaces à l'intérieur des anneaux.

Cartographie des anneaux de Saturne
Cartographie des anneaux de Saturne - Photo NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute (Agrandir)
  • L'Anneau D est celui qui est le plus proche de la planète. Il débute 6 632 km au-dessus de la couche nuageuse supérieure de Saturne et s'étend sur 7 610 km. Beaucoup plus sombre que l'Anneau D, il faudra attendre 1933 pour qu'il soit observé pour la première fois à l'aide d'un télescope. Il contient des annelets, structures plus lumineuses et plus denses à l'intérieur de l'anneau.
  • La Division de Guérin est une région située entre les anneaux D et C et mesure 1 200 km de large.
  • L'Anneau C débute là où s'arrête l'Anneau B. Il s'étire sur une distance de 17 342 km en direction de Saturne. Si on le compare aux anneaux plus externes, notamment le B, l'Anneau C est relativement sombre mais marqué par certains mais marqué par des anneaux plus clairs. La différence de coloration pourrait s'expliquer par une différence de matériau le constituant. L'Anneau C possède 4 Lacunes baptisées Colombo, Maxwell, Bond et Dawes dont l'étendue varie entre 20 et 270 km.
  • L'Anneau B débute à 31 732 km au-dessus de Saturne et s'étend sur 25 580 km. Il est le plus brillant des anneaux de Saturne. Son épaisseur est estimée entre 5 et 10 m. La particularité de l'Anneau B est la présence des « spokes ». Il s'agit de nuages surplombant l'anneau mesurant jusqu'à 10 000 km de long pour 2 000 km de large. Ce sont des tempêtes de poussières chargées électriquement s'élevant à cause du champ magnétique de Saturne. Bien que leur origine ne soit pas encore tout à fait comprise, elle semblerait liée aux saisons. On observe huit lacunes à l'intérieur de l'Anneau B. Elles ont été appelées Huygens, Herschel, Russell, Jeffreys, Kuiper, Laplace, Bessel, Barnard dont la largeur varie entre 3 et 440 km environ.
Spokes photographiés par Cassini
Le 22 septembre 2009, la sonde Cassini capture une image des spokes sur l'anneau B - Photo NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute (Agrandir)
  • La Division Cassini sépare les anneaux A et B et est large de 4 500 km approximativement. Contrairement à ce que l'on pourrait penser, la Division de Cassini n'est pas vide de matière mais est une zone où la densité des particules est plus faible.
  • Anneau A: L'Anneau A prend forme à 61 900 km au-dessus des nuages de Saturne et se prolonge sur 14 605 km. Sa limite extérieure borde l'orbite de la lune Atlas. Très ténu mais très brillant, son épaisseur est estimée entre 10 et 40 m. L'Anneau A possède deux divisions nommées la Division d'Encke et la Division de Keeler. Deux Lacunes sont observables à l'intérieur de l'Anneau A. Il s'agit des lacunes de Encke et Keeler. La première s'étend sur 325 km tandis que la seconde ne mesure que 25 km de large.
  • La Division de Roche est l'espace qui sépare les anneaux A et F. Elle s'étend sur environ 2 610 kilomètres. A l'intérieur, on y croise l'orbite des lunes Atlas et Prometheus.
  • L'Anneau R/2004 S 1 est le nom provisoire pour l'anneau découvert par la sonde Cassini entre l'Anneau A et l'anneau R/2004 S 2, sur l'orbite de la lune Atlas. Il mesure environ 300 km de large et est très peu visible.
  • L'Anneau R/2004 S 2 est le nom provisoire pour l'anneau découvert par la sonde Cassini entre l'anneau R/2004 S 1 et l'anneau F, entre les orbites des lunes Atlas et Prométhée. Il s'étend sur une largeur de 300 km environ et est très peu visible.
  • L'Anneau F a été découvert par la sonde Pionner 11 lors du survol de la planète Saturne en 1979. Il est localisé au-delà de l'Anneau A et ne s'étend sur quelques centaines de km, confiné entre les orbites de Prometheus sur son bord intérieur et Pandora sur son bord extérieur. Il se caractérise par sa forme originale et par son interaction avec Prometheus. Il est constitué d'un anneau central autour duquel s'enroule une structure en spirale. La sonde Cassini a mis en évidence un échange de matière entre la lune interne et l'anneau qui sont à l'origine d'agrégats de glace de quelques centaines de mètres à l'origine de différentes perturbations sur celui-ci.
Prometheus et l'Anneau F
Interactions entre l'Anneau F et Prometheus à l'origine de perturbations comme ces sillons sombres laissés derrière la lune de Saturne - Photo NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute (Agrandir)
  • L'Anneau R/2006 S 1 est le nom provisoire pour l'anneau découvert par la sonde Cassini entre les anneaux F et G. Il s'étend sur une largeur de 5 000 km environ. Il est également appelé l'Anneau Janus-Epimetheus car il est alimenté en poussière par ces deux lunes dont il traverse les orbites.
  • L'Anneau G est intercalé entre l'Anneau E et l'Anneau F. Très fin et peu visible, il est l'un des anneaux les plus minces de Saturne. Il mesure 8 000 km de large.
  • L'Anneau E est situé au-delà de la limite de Roche de la planète Saturne. Il débute à 122 768 km au-dessus de Saturne et s'étend sur 302 000 km. Son bord intérieur est délimité par l'orbite de Mimas, tandis que son bord extérieur est délimité par celle de Titan. Très diffus, sa découverte ne date que de 1967 et il faudra attendre 1972 pour qu'elle soit confirmée. Il est essentiellement constitué de particules microscopiques constituées de poussières glacées provenant d'Enceladus qui orbite à l'intérieur de l'anneau.
  • L'Anneau R/2006 S 5 est le nom provisoire donné pour une région spécifique de l'Anneau E parcourue par l'orbite de la lune Methone. L'anneau est alimenté par la poussière provenant de la surface de Methone qui est projetée dans l'espace par des micro-impacts météoritiques.
  • L'Anneau R/2007 S 1 est le nom provisoire donné pour l'anneau alimenté par la poussière provenant de la lune Anthe. Il est localisé à une distance de 1,76 million de kilomètres de Saturne.
  • L'Anneau de Phoebé est le plus large des anneaux de Saturne avec ses 6 millions de km de large. Cependant, il est très ténu et n'a pu être découvert qu'en 2009 par le télescope infrarouge Spitzer de la Nasa. Il est composé de particules de glace et de poussière très dispersées. Il se caractérise par une inclinaison de 27 degrés par rapport au plan des anneaux principaux.

Sources

Sur le même sujet