Pourquoi Saturne a-t-il des anneaux autour d'elle?

Les anneaux frappants de Saturne en font l'un des plus beaux objets que les observateurs d'étoiles puissent apercevoir dans le ciel. Le magnifique système d'anneaux est visible même à travers un petit télescope, mais pas avec beaucoup de détails. Les meilleures vues proviennent de vaisseaux spatiaux, tels que les Voyagers et les missions Cassini. De ces rencontres rapprochées, les scientifiques planétaires ont obtenu de nombreuses informations qui aident à éclairer l'origine, les mouvements et l'évolution des anneaux de Saturne. 

Points clés à retenir

• Les anneaux de Saturne sont faits en grande partie de glace, entrecoupés de particules de poussière. 
• Saturne possède six systèmes d'anneaux majeurs, avec des divisions entre eux.
• Les anneaux peuvent s'être formés lorsqu'une petite lune s'est approchée trop près de Saturne et s'est brisée en morceaux, mais les particules peuvent aussi provenir de comètes errantes ou d'astéroïdes..
• On pense que les anneaux sont assez jeunes, vieux de seulement quelques centaines de millions d'années, et selon la NASA, ils pourraient se dissiper dans les cent prochains millions d'années..

À travers un télescope, les anneaux de Saturne semblent presque solides. Certains premiers astronomes, comme Jean-Dominique Cassini, ont pu identifier ce qui ressemblait à des «lacunes» ou des cassures dans les anneaux. Le plus grand d'entre eux a été nommé d'après le célèbre astronome, la division Cassini. Au début, les gens pensaient que les ruptures étaient des zones vides, mais les vues des engins spatiaux du 20e siècle ont montré qu'elles étaient également remplies de matériau. 

Combien d'anneaux possède Saturne?

Il existe six grandes régions annulaires. Les principaux sont les anneaux A, B et C. Les autres, D (le plus proche), E, ​​F et G sont beaucoup plus faibles. Une carte des anneaux les montre dans l'ordre suivant, commençant juste au-dessus de la surface de Saturne et se déplaçant vers l'extérieur: D, C, B, Division Cassini, A, F, G et E (la plus éloignée). Il y a aussi un soi-disant anneau "Phoebe" qui est à la même distance que la lune Phoebe. Les anneaux sont nommés par ordre alphabétique selon l'ordre dans lequel ils ont été découverts.

Cette image réalisée par le vaisseau spatial Cassini capture presque toutes les différentes régions du système d'anneaux. NASA / JPL / Space Science Institute / Wikimedia Commons / Domaine public

Les anneaux sont larges et minces, le plus large s'étendant jusqu'à 282 000 kilomètres (175 000 miles) de la planète, mais seulement quelques dizaines de pieds d'épaisseur dans la plupart des endroits. Il y a des milliers d'anneaux dans le système, chacun composé de milliards de morceaux de glace en orbite autour de la planète. Les particules de l'anneau sont constituées en grande partie de glace d'eau très pure. La plupart des pièces sont assez petites, mais certaines ont la taille de montagnes ou même de petites villes. Nous pouvons les voir depuis la Terre car ils sont brillants et reflètent beaucoup de lumière solaire. 

La conception de l'artiste de l'agglomération des anneaux en orbite autour de Saturne. Certaines particules de l'anneau sont grandes tandis que d'autres sont petites. NASA / JPL / Université du Colorado / Wikimedia Commons / Domaine public

Les particules de l'anneau sont maintenues en place par des interactions gravitationnelles entre elles et avec de petites lunes intégrées dans les anneaux. Ces "satellites de berger" chevauchent le troupeau sur les particules de l'anneau.

Comment Saturne a obtenu ses anneaux

Bien que les scientifiques aient toujours su que Saturne a des anneaux, ils ne savent pas depuis combien de temps les anneaux existent et quand ils ont vu le jour. Il y a deux théories principales.

Né de cette façon, théorie 1

Pendant de nombreuses années, les scientifiques ont supposé que la planète et ses anneaux avaient vu le jour au début de l'histoire du système solaire. Ils croyaient que les anneaux étaient créés à partir de matériaux existants: particules de poussière, astéroïdes rocheux, comètes et gros rochers de glace.

Cette théorie a prévalu jusqu'aux premières explorations d'engins spatiaux effectuées par les missions Voyager à partir de 1981. Les images et les données ont montré des changements dans les anneaux, même sur de courtes périodes. La mission Cassini a fourni des informations supplémentaires que les scientifiques analysent toujours, indiquant que les particules annulaires sont perdues sur de courtes périodes. Un autre indice sur l'âge des anneaux vient de la composition très pure eau-glace des particules. Les scientifiques affirment que cela signifie que les anneaux sont beaucoup, beaucoup plus jeunes que Saturne. Les particules de glace plus anciennes seraient assombries par la poussière au fil du temps. Si c'est vrai, alors les anneaux que nous voyons maintenant peuvent ne pas remonter aux origines de Saturne.

Une lune brisée, théorie deux

Alternativement, le système d'anneaux actuel pourrait avoir été créé lorsqu'une lune de la taille de Mimas s'est éloignée trop près de Saturne il y a environ 200 millions d'années et s'est séparée, en raison de l'immense gravité de Saturne. Les pièces résultantes seraient alors tombées en orbite autour de Saturne, créant les anneaux que nous voyons aujourd'hui. Il est possible que ce scénario de rupture de la lune se soit déroulé plusieurs fois au cours de la durée de vie de 4,5 milliards d'années de la planète. Les anneaux que nous voyons aujourd'hui ne sont que l'ensemble le plus récent, selon cette théorie.

Il est également possible qu'un tout premier monde "semblable à Titan" ait pu être impliqué dans la création des anneaux, formant un système beaucoup plus grand et plus massif que ceux vus aujourd'hui.

Le saviez-vous?

Saturne n'est pas la seule planète avec des anneaux. Jupiter géant, Uranus mystérieux et Neptune froid les ont aussi.

Peu importe la façon dont ils se sont formés, les anneaux de Saturne continuent de changer avec le temps, gagnant du matériel à mesure que de plus petits objets se rapprochent trop près. Sur la base des données recueillies lors de la mission Cassini, les scientifiques pensent que les anneaux attirent la poussière interplanétaire, ce qui aide à reconstituer les matériaux perdus au fil du temps. L'activité dans les anneaux par les lunes de berger provoque également des changements dans les anneaux.

Cette collection d'images Cassini fournit un contexte pour comprendre l'emplacement et l'échelle des caractéristiques en forme d'hélice observées dans l'anneau A de Saturne. NASA / JPL / Space Science Institute / Wikimedia Commons / Domaine public

L'avenir des anneaux de Saturne

Les scientifiques ont un certain nombre de théories sur la façon dont les anneaux actuels pourraient se dissiper, mais la plupart conviennent qu'ils ne dureront probablement pas très longtemps. De nouveaux anneaux ne se formeraient que si quelque chose se rapprochait suffisamment pour se déchirer. D'autres particules plus petites, tout en étant rassemblées par les lunes voisines, pourraient se propager dans l'espace et être perdues dans le système. Au fur et à mesure que les lunes elles-mêmes migrent vers l'extérieur, les particules de l'anneau qu'elles "rassemblent" se répandront.

Les particules pourraient «pleuvoir» sur Saturne ou se dissiper dans l'espace. De plus, les bombardements et les collisions avec des météorites pourraient faire sortir les particules de l'orbite. Au fil du temps, ces actions pourraient entraîner une perte de masse des anneaux et éventuellement disparaître complètement. Les données de Cassini indiquent que les anneaux actuels pourraient avoir au plus quelques centaines de millions d'années. Ils peuvent ne durer que cent millions d'années avant de se dissiper dans l'espace ou dans la planète. Cela signifie que les anneaux de Saturne sont éphémères par rapport à la planète elle-même, et que la planète aurait pu avoir de nombreux ensembles d'anneaux alors que des mondes plus petits s'égaraient trop près au cours de la vie de Saturne.

Une chose sur laquelle les scientifiques s'accordent - le temps signifie des choses différentes pour la vie d'une planète, et nous pourrons apprécier les magnifiques anneaux de Saturne pendant des millénaires de plus..

Sources

Grossman, Lisa. «Les anneaux de Saturne pourraient être des lunes déchiquetées.» Science News for Students, 24 janvier 2018. 

"Quelle est l'épaisseur des anneaux de Saturne?" Bureau de référence, Hubblesite.

"Saturne." NASA, 25 avril 2019.

Steigerwald, Bill. "La recherche de la NASA révèle que Saturne perd ses anneaux au rythme du" pire scénario "." Nancy Jones, NASA, 17 décembre 2018, ceinture de verdure, Maryland.