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De la même manière que les tremblements de terre font gronder notre planète, les oscillations à l’intérieur de Saturne font que cette géante gazeuse se trémousse très légèrement. Ces mouvements, à leur tour, provoquent des ondulations dans les anneaux de Saturne.

Les ondulations des anneaux de Saturne

Dans une nouvelle étude deux astronomes de Caltech ont analysé ces anneaux ondulés pour révéler de nouvelles informations sur le noyau de Saturne. Pour leur étude, ils ont utilisé d’anciennes données capturées par Cassini de la NASA, un vaisseau spatial qui a orbité autour de la géante aux anneaux pendant 13 ans avant de plonger dans l’atmosphère de cette planète en 2017.

Les résultats suggèrent que le noyau de cette planète n’est pas une boule de roche dure, comme certaines théories précédentes l’avaient proposé, mais une soupe diffuse de glace, de roche et de fluides métalliques – ou ce que les scientifiques appellent un noyau « flou ». L’analyse révèle également que le noyau s’étend sur 60 % du diamètre de cette planète, ce qui le rend nettement plus grand que ce qui avait été estimé précédemment.

« Nous avons utilisé les anneaux de Saturne comme un sismographe géant pour mesurer les oscillations à l’intérieur de cette planète », explique le co-auteur Jim Fuller, professeur adjoint d’astrophysique théorique à Caltech. « C’est la première fois que nous sommes capables de sonder sismiquement la structure d’une planète géante gazeuse, et les résultats ont été assez surprenants. »

Ils permettent de déduire les caractéristiques du noyau

« L’analyse détaillée des anneaux ondulants de Saturne est une forme très élégante de sismologie permettant de déduire les caractéristiques du noyau de Saturne », explique Jennifer Jackson, qui n’a pas participé à cette étude mais qui utilise différents types d’observations sismiques pour comprendre la composition du noyau de la Terre et pour potentiellement détecter des événements sismiques sur Vénus.

L’auteur principal de cette étude est Christopher Mankovich, un chercheur associé postdoctoral en science planétaire qui travaille dans le groupe de Fuller. Ces résultats constituent la meilleure preuve à ce jour de l’existence du noyau flou de Saturne et s’inscrivent dans la lignée des récentes preuves fournies par la mission Juno de la NASA, qui indiquent que la géante gazeuse Jupiter pourrait également avoir un noyau aussi dilué.

Un noyau flou

« Les noyaux flous sont comme une boue », explique Mankovich. « L’hydrogène et l’hélium gazeux de la planète se mélangent progressivement à de plus en plus de glace et de roche à mesure que l’on se rapproche du centre de la planète. C’est un peu comme certaines parties des océans de la Terre où la salinité augmente au fur et à mesure que l’on s’enfonce dans les profondeurs, créant ainsi une configuration stable. »

« Saturne tremble en permanence, mais c’est subtil », explique Mankovich. « La surface de cette planète se déplace d’environ un mètre toutes les une à deux heures, comme un lac qui ondule lentement. Comme un sismographe, les anneaux captent les perturbations gravitationnelles et les particules des anneaux commencent à s’agiter », poursuit-il.

Les chercheurs affirment que les ondulations gravitationnelles observées indiquent que l’intérieur profond de Saturne, bien qu’il soit agité dans son ensemble, est composé de couches stables qui se sont formées après que des matériaux plus lourds se sont enfoncés au milieu de cette planète et ont cessé de se mélanger aux matériaux plus légers situés au-dessus d’eux.

« Pour que le champ gravitationnel de cette planète oscille à ces fréquences particulières, l’intérieur doit être stable, et cela n’est possible que si la fraction de la  glace et de la roche augmente progressivement en allant vers le centre de cette planète », explique Fuller.

Ils sont très massifs

Leurs résultats indiquent également que le noyau de Saturne est 55 fois plus massif que la Terre entière, dont 17 masses terrestres de glace et de roche, le reste étant un fluide d’hydrogène et d’hélium.

M. Hedman, qui ne participe pas à cette étude déclare : « christopher et Jim ont pu montrer qu’une caractéristique particulière des anneaux constituait une preuve solide que le noyau de Saturne est extrêmement diffus. Je suis impatient de penser à ce que toutes les autres caractéristiques des anneaux générés par Saturne pourraient nous apprendre sur cette planète. »

En outre, ces résultats remettent en question les modèles actuels de la formation des géantes gazeuses, selon lesquels les noyaux rocheux se forment d’abord et attirent ensuite de grandes enveloppes de gaz. Si les noyaux des planètes sont effectivement flous comme l’indique cette étude, les planètes pourraient au contraire incorporer du gaz plus tôt dans ce processus.

Cette recherche a été publiée dans Nature Astronomy.

Source : Caltech
Crédit photo : Pixabay

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