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Les couches supérieures des atmosphères des géantes gazeuses – comme Saturne, Jupiter, Uranus et Neptune – sont chaudes, tout comme celles de la Terre. Mais contrairement à la Terre, le Soleil est trop éloigné de ces planètes pour expliquer ces températures élevées. Leur source de chaleur a été l’un des grands mystères de la science planétaire.

La haute atmosphère est chaude à cause des aurores 

Une nouvelle analyse des données du vaisseau spatial Cassini de la NASA a permis de trouver une explication à ce qui maintient les couches supérieures de Saturne, et peut-être les autres géantes gazeuses, si chaudes : les aurores aux pôles Nord et Sud de cette planète. Les courants électriques, déclenchés par les interactions entre les vents solaires et les particules chargées des lunes de Saturne, déclenchent des aurores et réchauffent la haute atmosphère. Comme pour les aurores boréales de la Terre, l’étude des aurores indique aux scientifiques ce qui se passe dans l’atmosphère d’une planète.
« Pour comprendre cette dynamique, il faut vraiment avoir une vision globale. Cet ensemble de données est la première fois que nous avons pu observer la haute atmosphère d’un pôle à l’autre tout en voyant comment la température change selon la profondeur », a déclaré Zarah Brown, auteur principal de cette étude et étudiante diplômée de l’université de l’Arizona.

Des résultats vitaux 

« Ces résultats sont vitaux pour notre compréhension générale des hautes atmosphères de cette planète et constituent une partie importante de l’héritage de Cassini », a déclaré le coauteur de cette étude, Tommi Koskinen, membre de l’équipe du spectographe imageur ultraviolet de Cassini. « Ils aident à répondre à la question de savoir pourquoi la partie supérieure de l’atmosphère est si chaude, alors que le reste de l’atmosphère – en raison de la grande distance du soleil – est froid ».
Géré par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud, Cassini était un orbiteur qui a observé Saturne pendant plus de 13 ans avant d’épuiser ses réserves de carburant. La mission l’a plongé dans l’atmosphère de cette planète en septembre 2017, en partie pour protéger sa lune Encelade, dont Cassini a découvert qu’elle pouvait contenir des conditions propices à la vie. Mais avant son plongeon, Cassini a effectué 22 orbites rapprochées de Saturne, une dernière appelée la Grande Finale.

Cassini a permis d’analyser l’atmosphère de Saturne

C’est au cours de la Grande Finale que les données-clés ont été recueillies pour la nouvelle carte des températures de l’atmosphère de Saturne. Pendant six semaines, Cassini a ciblé plusieurs étoiles brillantes des constellations d’Orion et de Canis Major lors de leur passage derrière Saturne. Alors que le vaisseau spatial observait ces étoiles se lever et se coucher derrière la planète géante, les scientifiques ont analysé comment la lumière de ces étoiles changeait lorsqu’elles passaient dans l’atmosphère de Saturne.
La mesure de la densité de l’atmosphère a donné aux scientifiques les informations dont ils avaient besoin pour trouver ces températures. La densité diminue avec l’altitude, et le taux de diminution dépend de la température. Ils ont découvert que les températures culminent près des aurores, ce qui indique que les courants électriques auroraux réchauffent la haute atmosphère.

Comprendre la météo spatiale

Les mesures de la densité et de la température ont aidé les scientifiques à déterminer la vitesse des vents. La compréhension de la haute atmosphère de Saturne, où la planète rencontre l’espace, est essentielle pour comprendre la météo spatiale et son impact sur les autres planètes de notre système solaire et les exoplanètes autour d’autres étoiles.
« Même si des milliers d’exoplanètes ont été découvertes, seules les planètes de notre système solaire peuvent être étudiées avec ce genre de détails. Grâce à Cassini, nous avons une image plus détaillée de la haute atmosphère de Saturne en ce moment que n’importe quelle autre planète géante de l’Univers », a déclaré M. Brown.
Cette recherche a été publiée dans Nature Astronomy.
Source : University of Arizona
Crédit photo : Pixabay