Les anneaux de Saturne ne sont pas « plats » comme on les voit au travers des télescopes, mais ils s’étendent au-dessus et en dessous du plan du disque principal, tels un beignet.
En 2017, la mission Cassini de la NASA s’est conclue par une descente spectaculaire dans l’atmosphère de Saturne. Avant cette plongée finale, toutefois, le vaisseau avait effectué une série de passages rapprochés, les fameuses Orbites du Grand Finale (Grand Finale Orbits, GFO), traversant à plusieurs reprises la région située entre la planète et ses anneaux. C’est justement pendant ces manœuvres extrêmes Cassini a collecté des données qui continuent de réécrire notre connaissance du système de Saturne.
La recherche. Une nouvelle étude publiée dans The Planetary Science Journal révèle que les anneaux de la planète ne sont pas des structures fines et rigides confinées dans leur plan, comme elles apparaissent au télescope, mais génèrent un vaste halo de poussière qui s’étend bien plus haut et bien plus bas que ce que l’on pensait. Grâce à son Analysateur de Poussière Cosmique (CDA), Cassini a échantillonné des particules au-dessus et au-dessous du plan des anneaux, atteignant des distances allant jusqu’à environ trois rayons de Saturne (RS).
La surprise. Au cours de 20 orbites, la sonde a collecté 1.690 spectres de poussière, puis soumis à une analyse détaillée. Parmi eux, 155 ont été identifiés avec certitude comme des particules minérales, en particulier des silicates. Leur répartition s’avère symétrique: les poussières se retrouvent en quantités similaires au-dessus et au-dessous du plan des anneaux, formant une sorte d’enveloppe diffuse autour du système principal.
Composition chimique. L’aspect peut-être le plus inattendu ressort de l’analyse de la composition chimique. Les chercheurs ont découvert que les silicates détectés à haute latitude présentent une composition pratiquement identique à celle des particules les plus proches des anneaux.
Dans les deux cas, le magnésium et le calcium dominent, selon des proportions compatibles avec les abondances cosmiques, alors que le fer est significativement appauvri. Une similitude que les auteurs qualifient de « surprenante ». « Dans les limites de la précision de la méthode », explique Simon Linti, responsable de l’étude, « ces grains de poussière minérale affichent la même composition, ce qui suggère que même les silicates observés à des latitudes supérieures à trois rayons de Saturne trouvent leur origine dans les anneaux principaux de Saturne ».
Simulazioni. Mais comment des particules si petites peuvent-elles s’éloigner autant du plan des anneaux ? Pour répondre à cette question, l’équipe a effectué une série de simulations dynamiques, arrivant à la conclusion que les particules doivent être extrêmement petites — moins de 20 nanomètres — et projetées à des vitesses élevées, supérieures à 25 kilomètres par seconde. Une énergie compatible avec les impacts des micrométéoroïdes, minuscules fragments cosmiques qui bombardent continuellement les anneaux.
Selon les chercheurs, l’augmentation de la densité de particules à mesure que l’on se rapproche du plan des anneaux renforce cette hypothèse.
La plupart des poussières expulsées retomberaient rapidement sur les anneaux ou chutaient sur Saturne, tandis qu’une petite fraction parviendrait uniquement à atteindre les régions les plus lointaines, contribuant à la formation de l’alone observé. Le mécanisme le plus plausible, expliquent les auteurs, serait la condensation de jets de vapeur produits par l’impact des micrométéoroïdes. Ces jets chauds et rapides, en se refroidissant, donneraient naissance aux nanosilicates détectés par la sonde, tout en expliquant le manque de fer observé dans les échantillons.
Une autre hypothèse. On a aussi considéré une hypothèse alternative: que les particules proviennent de l’extérieur du système de Saturne, attirées par sa gravité. Toutefois cette possibilité semble moins convaincante, car la composition de la poussière ne correspond pas à celle des grains d’origine venus de l’espace déjà observés par Cassini dans d’autres régions du système saturnien. Puisque les impacts de micrométéoroïdes sont des phénomènes courants à l’échelle planétaire, l’étude ouvre des questions plus vastes: les anneaux d’autres planètes pourraient-ils être entourés d’auréoles invisibles de poussière ? Et dans quelle mesure cette dynamique influence-t-elle leur évolution dans le temps ?
Des questions qui montrent comment, à des années de la fin de la mission, Cassini continue de révéler de nouveaux secrets inattendus du « Seigneur des Anneaux » du système solaire.
