L’atmosphère de Saturne

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7 juin 2019

Des chercheurs de l’Institut Weizmann, Prof. Yohai Kaspi et Dr. Eli Galanti, ont travaillé au sein d’une collaboration internationale afin de déterminer l’âge des anneaux de Saturne ainsi que la profondeur de l’atmosphère de la géante gazeuse. Leur recherche se base sur les données de la sonde américaine Cassini qui a orbité Saturne pendant plus d’une décennie.

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Image. Le grand final de Cassini. Vue d’artiste (crédits : NASA/JPL)

Pendant près de treize ans, la sonde américaine Cassini a orbité autour de la planète Saturne loin de sa surface et de ses anneaux, pour des raisons de sécurité. Dans les dernières heures de sa mission, Cassini a tenté le tout pour le tout et a été volontairement placée sur une orbite basse entre la surface de la planète et ses anneaux. Dans cette zone, les risques de collision avec des roches sont importants et les frottements avec l’atmosphère de Saturne se sont faits de plus en plus ressentir. La sonde a fini par perdre de la vitesse et plonger dans les nuages où elle s’est désintégrée. Le courage de Cassini dans ses ultimes instants a permis la collecte de données inédites, notamment sur la distribution de la masse sur Saturne.

Prof. Yohai Kaspi et Dr. Eli Galanti, deux chercheurs israéliens de l’Institut Weizmann, ont développé un modèle physique permettant d’analyser ces données afin de déterminer la force des vents sur Saturne, la profondeur de son atmosphère, ainsi que l’âge de ses anneaux. Leur théorie permet de relier la valeur locale de la gravité sur Saturne à la magnitude des vents à cet endroit, la raison étant que, pour alimenter de tels vents, la masse de l’atmosphère de Saturne ne peut pas être répartie de façon homogène. Leurs résultats, publiés dans la revue Science, sont pour le moins surprenants. L’atmosphère de Saturne est épaisse de 9 000 km, soit près de 180 fois l’épaisseur de l’atmosphère terrestre et trois fois celle de Jupiter. Pour information, le rayon de la terre n’est que de 6 000 km. Aussi, on apprend que les vents sur Saturne soufflent par endroits à 1 500 km/h !

Lorsque Cassini orbitait à l’extérieur des anneaux de Saturne, la gravité que la sonde mesurait était la somme de celle de la planète et de celle des anneaux. En passant entre la planète et ses anneaux, la gravité mesurée par la sonde est devenue la différence des deux. Cela a permis aux chercheurs de mesurer la masse des anneaux de Saturne et par conséquent d’estimer leur âge à entre 10 et 100 millions d’années. La relation entre la masse des anneaux et leur âge découle de modèles théoriques qui décrivent l’évolution de la masse des anneaux depuis leur formation.

Ce travail nous en apprend donc plus sur la physique de notre système solaire et nous permet de savoir que, lorsque les dinosaures foulaient le sol de notre planète, Saturne n’était pas encore parée de ses magnifiques anneaux.

Sources :
http://science.sciencemag.org/content/early/2019/01/16/science.aat2965
https://wis-wander.weizmann.ac.il/space-physics/saturn%E2%80%99s-atmosphere-proves-deep-its-rings-young

Rédacteur : Arnaud Courvoisier, doctorant à l’Institut Weizmann

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