Anneaux de Saturne :
Cassini sur les traces de Voyager

article de Fabrice Mottez
13 JUIN 2002

Les anneaux de Saturne vus par Voyager 2, traités en fausses couleurs qui reflètent les différences de composition entre les anneaux B et C
Les anneaux de Saturne vus par Voyager 2, traités en fausses couleurs qui reflètent les différences de composition entre les anneaux B et C

Nasa - JPL

La mission Cassini est en route vers Saturne. De nombreux travaux préparent sa venue. Une session à l'EGS à Nice a été spécialement consacrée aux anneaux de Saturne. André Brahic (de l'Université Paris 7 et service d'Astrophysique du CEA) a ouvert la session en présentant l'état des lieux des connaissances acquises et des questions nouvelles.

Tant qu'on voyait les anneaux depuis la Terre, on pensait qu'il y en avait quatre, poétiquement nommés A pour le plus externe, B, C et D (découvert en 1969) pour le plus interne. Les anneaux A et B sont séparés par une zone sombre appelée division de Cassini.

Les sondes spatiales Pioneer et Voyager approchèrent Saturne à la fin des années 1970. Ce qu'elles montraient à la communauté scientifique allait tout chambouler.

On découvrait que ces trois anneaux étaient en fait la réunion de milliers d'anneaux très fins, dont les dimensions sont parfois de l'ordre de la centaine de mètres.

Sur les images prises par Voyager, la texture des anneaux ressemble à celle des disques à microsillons. Ces petits anneaux ont des structures variées, certains sont transparents, d'autres opaques, la plupart ont la forme d'un cercle dont le centre coïncide avec celui de Saturne, mais d'autres sont excentrés. La division de Cassini elle même contient des anneaux, plus ténus que leurs voisins.

Les sondes Voyager ont montré l'existence d'autres anneaux, à des distances plus grandes de Saturne. Un de ces anneaux, baptisé « F » est une curiosité absolue. Il est torsadé.

En plus des ces milliers d'anneaux, les sondes ont montré l'existence de nombreux petits satellites invisibles depuis la Terre. Certains n'excèdent pas cinquante kilomètres, mais on a tout de suite suspecté qu'ils exercent une influence importante sur la structure des anneaux.

En effet, leur action gravitationnelle sur la matière des anneaux doit pouvoir influer sur leur répartition, leur forme, leur dynamique. Pour comprendre tout cela, il a fallu faire appel aux théories des perturbation déjà développées pour l'étude de la stabilité du système solaire et de la ceinture d'astéroïdes.

On a cherché des rapports simples entre les périodes orbitales des satellites et des anneaux, afin de mettre en évidence des résonances qui pourraient expliquer la répartition des anneaux et des zones qui en sont dépourvues.

Les chercheurs ont invoqué la notion de satellites bergers dont les orbites peuvent tracer les limites d'une série d'anneaux. Pour expliquer certaines structures à grande échelle apparaissant simultanément sur des milliers d'anneaux, les chercheurs ont adapté des théories sur les disques d'accrétion développées pour l'étude des galaxies.

Globalement, les outils théoriques semblent fonctionner. Mais si on regarde les choses de près, les détails ne collent pas : le satellite qu'on attend n'est pas au bon endroit, ou bien des résonances fortes ne sont associées à rien, tandis que des résonances faibles sont associées à des phénomènes clairement identifiés.

Pour résoudre ces problèmes, il faut parfois supposer l'existence de corps plus petits voisins des anneaux. Le problème, c'est que les dimensions de ces corps sont en deçà de la résolution des images fournies par Voyager. Alors on ne peut pas vérifier ces théories, ni les infirmer.

Les sondes Voyager n'ont fait que passer près de Saturne. Cassini se mettra en orbite et l'observera pendant des mois. Les appareils de mesure et les caméras dont Cassini est équipé sont plus perfectionnés qu'à l'époque de Voyager. On attend de cette mission des données plus précises, une meilleure résolution des images, et un suivi de l'évolution des anneaux sur des périodes assez longues pour mettre en évidence la variabilité de certains phénomènes.

Cela devrait aider à répondre aux questions posées lors des précédents passages des sondes spatiales.

Dans notre dictionnaire de l'astronomie...

L'astéroïde Toutatis vu au radar sous différents angles
à lire aussi...
Astéroïde
accrétion | anneaux | anneaux de saturne | astrophysicien | accrétion | anneaux | anneaux de saturne | astrophysicien