Un jour sur Saturne

Des résultats bien peu précis

De nombreux projets de recherche ont essayé d’estimer précisément la période de rotation de Saturne. Cette dernière étant une planète gazeuse, les scientifiques doivent avoir recours à des méthodes indirectes pour mesure la rotation du noyau dur de la planète. Différentes méthodes ont été appliquées, avec plus au moins de succès, pour parvenir au résultat. Ainsi, dans le cas d’une autre planète gazeuse, Jupiter, les scientifiques aboutissent à une estimation précise en mesurant la rotation du pôle magnétique de la planète. En effet, dans le cas de Jupiter comme de la Terre, le pôle magnétique ne coïncide pas complètement avec l’axe de rotation, produisant donc une faible variation du champ magnétique dans une journée qui est directement corrélée à la période de rotation.

Malheureusement, dans le cas de Saturne, le pôle magnétique n’est pas suffisamment éloigné de l’axe de rotation pour espérer une estimation précise. Une autre piste a été explorée il y a 10 ans par la NASA : en utilisant la sonde Cassini lancée pour observer Saturne, les scientifiques ont mesuré les variations des ondes radios émises par l’atmosphère de Saturne. Mais, de la même manière, cette période radio mesurée ne coïncide pas complètement avec le jour saturnien [3], notamment à cause de la proximité entre le pôle magnétique et l’axe de rotation. Les modèles basés sur la simple observation de l’évolution de la surface gazeuse n’ont pas été couronnés de plus de succès, ne donnant que des estimations grossières. Au final, ces différentes méthodes ont permis d’établir que la période de rotation de Saturne était d’environ 10 heures 35 minutes, mais avec une marge d’erreur importante de 15 minutes.

Une nouvelle méthodologie

Pour s’attaquer à ce problème, les docteurs Yohai Kaspi et Eli Galanti de l’institut Weizmann ont travaillé en collaboration avec le docteur Ravit Helled de l’université de Tel Aviv pour définir une nouvelle méthode d’estimation de la période de rotation. Ils sont partis d’une simple observation : les planètes ne sont pas des sphères parfaites. En effet, à cause de leur rotation sur elle-même, les astres sont généralement légèrement aplatis au niveau des pôles et plus « rondelés »près de l’équateur. Cette légère transformation physique est directement corrélée à la vitesse de rotation de la planète, cette première étant d’autant plus prononcée que la vitesse est importante. Ainsi, en utilisant les différentes mesures accumulées sur le champ gravitationnel de Mars, les chercheurs ont pu modéliser la géométrie précise de la planète, et donc déduire sa période de rotation.

Leur méthodologie a pu être confirmée en comparant leurs estimations avec la période de Jupiter, qui est précisément connue depuis longtemps. Les trois scientifiques ont ainsi pu déduire la période de rotation de Saturne avec une marge d’erreur de 45 secondes, améliorant de façon importante les précédentes études. Ce nouveau résultat aidera la communauté scientifique à améliorer sa connaissance de Saturne en permettant de construire des modèles bien plus précis de son atmosphère ou sa formation.

Sources :
[1] http://wis-wander.weizmann.ac.il/a-short-day-on-saturn
[2] http://www.nature.com/nature/journal/v520/n7546/full/nature14278.html
[3] http://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/media/cassini-062804.html

Auteur :
Paul Balança, VI chercheur en Israël (Technion)
Angélique Toulon, chargée de mission scientifique à l’ambassade de France d’Israël