Les anneaux et l’inclinaison de Saturne pourraient être le produit d’une ancienne lune disparue
Saturne abrite plusieurs secrets concernant le système solaire. En utilisant les données de la sonde Cassini, des astronomes suggèrent à présent une réponse simple à quelques interrogations : une lune perdue tournait autrefois autour de la planète avant d’être déchiquetée.
Image d’entête : Saturne et ces anneaux par la sonde Cassini. (NASA/ JPL-Caltech)
La caractéristique la plus frappante de Saturne ce sont ses anneaux, constitués principalement de petits morceaux de glace. On a longtemps supposé que c’étaient des vestiges de la formation de Saturne elle-même, il y a environ 4,5 milliards d’années, mais de récentes études suggèrent qu’ils sont beaucoup plus jeunes, entre 10 et 100 millions d’années. Si c’est le cas, ils pourraient s’être formés à partir d’une comète ou d’une lune glacée qui se serait approchée un peu trop près.
La planète tourne également inclinée à un angle de 27 °, par rapport au plan qu’elle suit lorsqu’elle tourne autour du Soleil. Cette inclinaison fut pendant longtemps attribuée à l’influence gravitationnelle de la proche Neptune, mais une analyse plus approfondie a révélé que Saturne n’est plus en phase avec sa voisine.
Les astronomes qui ont participé à cette nouvelle étude proposent maintenant une hypothèse qui expliquerait ces deux énigmes : Saturne avait autrefois une autre lune. Cette lune hypothétique, que l’équipe a baptisée Chrysalis, aurait eu à peu près la même taille que la lune actuelle, Iapetus, qui mesure environ 1 470 km de large. Chrysalis, si elle avait existé, aurait tourné autour de Saturne aux côtés des 83 lunes actuelles pendant des milliards d’années.
La lune de Saturne Iapetus. (Credit:NASA/JPL/SSI)
Mais les interactions gravitationnelles avec d’autres grosses lunes, comme Titan et Iapetus, ont progressivement rendu l’orbite de Chrysalis plus chaotique. Il y a environ 160 millions d’années, la lune disparue s’est approchée trop près de Saturne, où elle a été déchiquetée par l’intense gravité. La plupart des débris se seraient écrasés sur la planète, mais certains se sont immobilisés en tourbillonnant autour de Saturne, formant les fameux anneaux.
Cette apparence pourrait en fait être une phase relativement courte de la vie de la planète, d’autres études suggèrent que les anneaux disparaîtront probablement dans les 100 millions d’années à venir. D’ici là, Mars pourrait devenir le nouveau porteur d’anneaux du système solaire.
Qu’en est-il de l’inclinaison de Saturne ? Selon l’équipe, l’influence gravitationnelle de Chrysalide aurait maintenu son inclinaison en résonance avec Neptune, de sorte que la perte de la lune aurait permis à la planète de dériver vers son angle actuel.
L’image de Saturne par la sonde Cassini qui contient 4 planètes, 8 lunes et plein d’anneaux. (NASA)
Les chercheurs ont trouvé cette explication grâce aux données recueillies par Cassini lors de son dernier balayage, avant qu’elle ne plonge dans l’atmosphère de Saturne en 2017. La sonde a mesuré le champ gravitationnel de la planète, ce qui a permis à l’équipe de modéliser la distribution de la masse à l’intérieur de celle-ci. À partir de cela, ils ont pu calculer que Saturne était tout juste désynchronisée par rapport à Neptune, ce qui suggère qu’elle l’était jusqu’à récemment.
Les astronomes ont ensuite cherché à savoir ce qu’il faudrait faire pour que la planète sorte de cette “danse”. Ils ont simulé l’histoire des orbites des 83 lunes de Saturne, et ils ont constaté que cela fonctionnait, mais seulement si une 84ème lune, plutôt grande, était ajoutée.
Même si Chrysalide est une très bonne théorie, l’équipe reconnaît qu’elle reste une hypothèse jusqu’à ce que d’autres preuves soient trouvées.
Selon Jack Wisdom, auteur principal de l’étude :
C’est une histoire plutôt bonne, mais comme tout autre résultat, elle devra être examinée par d’autres ». Mais il semble que ce satellite qui a disparu n’était qu’une chrysalide, attendant d’avoir son instabilité.
L’étude publiée dans Science : Loss of a satellite could explain Saturn’s obliquity and young rings et présentée sur le site du Massachusetts Institute of Technology : Saturn’s rings and tilt could be the product of an ancient, missing moon.