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Des nouvelles de notre système solaire

Représentation artistique des anneaux d'Uranus.

Représentation artistique des anneaux d'Uranus.

Photo : NRAO

Alain Labelle

Nouvelles images rares des anneaux d’Uranus, précision sur l’âge de ceux de Saturne, nouveaux détails sur les lunes Encelade et Titan : des équipes d’astronomes ont publié récemment les résultats d’études consacrées au voisinage des planètes Uranus et Saturne. Notre synthèse.

Gros plan sur les anneaux d’Uranus

L’image de Saturne nous vient rapidement en tête lorsqu’il est question d’anneaux, mais elle n’est pas la seule à en posséder. Jupiter, Neptune et Uranus en possèdent également, même s’ils sont plus difficiles à observer à partir de la Terre.

Ceux autour d’Uranus n’ont d’ailleurs été découverts qu’en 1977, puisqu’ils ne réfléchissent que très peu de lumière dans le spectre visible et qu’ils sont difficilement observables dans le rayonnement infrarouge proche.

Or, de nouvelles images thermiques (chaleur) captées à l’aide de deux instruments d’observation (le Très Grand Télescope et le réseau ALMA) installés dans le désert d'Atacama au Chili permettent aujourd’hui de mieux cerner ces 13 anneaux autour de la septième planète du système solaire.

Image composite de l'atmosphère et des anneaux d'Uranus captée par ALMA en décembre 2017. L'image montre pour la première fois l'émission thermique, ou la chaleur, des anneaux d'Uranus.Agrandir l’image (Nouvelle fenêtre)

Image composite de l'atmosphère et des anneaux d'Uranus captée par ALMA en décembre 2017. L'image montre pour la première fois l'émission thermique, ou la chaleur, des anneaux d'Uranus.

Photo : Université de la Californie à Berkeley

Ces images thermiques ont permis, pour la première fois, à une équipe américano-britannique d’astrophysiciens d’estimer la température moyenne des anneaux autour d’Uranus à 77 Kelvin, ce qui correspond à -196 degrés Celsius.

Les données recueillies confirment également que l'anneau le plus brillant et le plus dense d'Uranus, Epsilon, est très différent des autres systèmes d’anneaux connus de notre système.

Les anneaux de Saturne, principalement glacés, sont larges, brillants et composés de particules dont les tailles varient de grains de poussière (dans l'anneau D) à des blocs de dizaines de mètres (dans les anneaux principaux).

Imke de Pater, Université de la Californie à Berkeley

Or, les anneaux d’Uranus ne semblent pas posséder de particules très fines. Par exemple, l'anneau Epsilon est composé de roches pas plus petites qu’une balle de golf, mais qui peuvent aussi atteindre de plus grandes dimensions.

Jupiter et Neptune ont toutes deux des anneaux très poussiéreux, composés principalement de fines particules. En comparaison, les anneaux de Jupiter contiennent surtout de petites particules de l'ordre du micron (un micron est un millième de millimètre). Les anneaux de Neptune sont aussi principalement composés de poussière.

Il y a bien de la poussière en orbite autour d’Uranus, mais elle se trouve entre ses anneaux.

La composition des anneaux d'Uranus est différente de celle de l'anneau principal de Saturne. […]. Ils sont vraiment sombres, comme du charbon de bois, et extrêmement étroits par rapport aux anneaux de Saturne.

Imke de Pater, Université de la Californie à Berkeley

« L'anneau le plus large, Epsilon, varie de 20 à 100 kilomètres de large, alors que ceux de Saturne font 100 km ou des dizaines de milliers de kilomètres de large », ajoute Imke de Pater.

Le détail de ces travaux est publié dans la revue The Astrophysical Journal (en anglais).


Sur les anneaux de Saturne

Image captée par la sonde Cassini montrant une énorme tempête dans l'hémisphère Nord de Saturne qui a ceinturé la planète entre 2010 et 2011

Une énorme tempête dans l'hémisphère Nord de Saturne a ceinturé la planète entre 2010 et 2011. Elle faisait 15 000 kilomètres de large avec des vents soufflant à plus de 500 km/h. De telles tempêtes se produisent tous les 20-30 ans, soit l'équivalent d'une année saturnienne.

Photo : NASA/JPL-Caltech/SSI

Durant sa descente finale vers Saturne en 2017, la sonde Cassini a collecté de nombreuses données, dont des centaines d’images de très haute résolution et différentes mesures prises à l’aide de ses nombreux instruments. Les scientifiques continuent à ce jour à les analyser.

Des planétologues du laboratoire Jet Propulsion de la NASA décrivent dans une série d’études publiées dans le magazine Science des éléments complexes sculptés par les interactions gravitationnelles entre les lunes de Saturne et les particules présentes dans ses anneaux.

Mosaïque d'images en fausses couleurs qui montrent Daphnis, l'une des lunes de Saturne, et les vagues qu'elle crée dans ses anneaux.

Mosaïque d'images en fausses couleurs qui montrent Daphnis, l'une des lunes de Saturne, et les vagues qu'elle crée dans ses anneaux.

Photo : NASA/JPL-Caltech

Des textures et des motifs particuliers sont visibles sur les images, et soulèvent des questions sur les interactions qui les ont façonnées. De nouvelles cartes révèlent aussi comment les couleurs, la chimie et la température évoluent à travers les anneaux.

Images montrant comment les textures des anneaux de Saturne diffèrent, même à proximité les uns des autres.

Les nouvelles images montrent comment les textures des anneaux de Saturne diffèrent, même à proximité les uns des autres. L'image de droite a été filtrée pour que les textures nouvellement observées soient plus visibles.

Photo : NASA/JPL-Caltech

De plus, les résultats de l’une de ces recherches laissent à penser que les anneaux de Saturne sont relativement jeunes, à l’échelle galactique, et se seraient formés il y a 10 à 100 millions d’années.


Du nouveau sur l’océan d’Encelade

La surface gelée d'Encelade, une lune de Saturne, vue à partir de la sonde Cassini.

Les températures à la surface d'Encelade sont de l'ordre de -193 degrés Celsius. Toutefois, près des failles au pôle Sud, celles-ci montent à -133 degrés Celsius. Cela laisse supposer que son intérieur pourrait être plus chaud.

Photo : NASA/JPL/Space Science Institute

Il est établi depuis plusieurs années que la petite lune glacée de Saturne, Encelade, contient un océan souterrain.

De nouvelles recherches de chercheurs américains de l'Université de Washington laissent à penser que cet océan présente probablement un pH plus proche de celui de la Terre qu’on ne l'estimait à ce jour. De plus, les concentrations de dioxyde de carbone et d'hydrogène y seraient aussi plus élevées qu’on estimait.

Illustration d'Encelade, la lune de Saturne.

Illustration de la composition d'Encelade, la lune de Saturne.

Photo : NASA

Ces nouvelles connaissances laissent à penser que les conditions y sont plus favorables à la vie microbienne que les précédentes estimations.

Rappelons qu’en 2017, d’autres travaux avaient permis de détecter de l'hydrogène dans un panache de vapeur émanant de fissures dans l'épaisse couche de glace d'Encelade.

Image captée par la sonde Cassini montrant des jets de vapeur d'eau émanant de fissures dans l'épaisse couche de glace d'Encelade, une lune de Saturne.

Des jets de vapeur d'eau émanent de fissures dans l'épaisse couche de glace d'Encelade.

Photo : NASA/JPL/Space Science Institute

La NASA expliquait à l’époque que des réactions hydrothermales entre des roches chaudes et l'océan se trouvant sous la surface gelée de la lune sont la seule source plausible de la présence de cet hydrogène. Un autre facteur qui milite en faveur de l'habitabilité d'Encelade.


L’étrange Titan

Image mosaïque recomposée captée par Cassini montrant les rayons solaires brillant dans les mers polaires de Titan.

Cette image mosaïque recomposée captée par Cassini montre les rayons solaires qui brillent dans les mers polaires de Titan.

Photo : NASA/JPL-CALTECH/UNIV. ARIZONA/UNIV IDAHO

Les rives glacées de Titan, un autre satellite naturel de Saturne, pourraient être incrustées de minéraux inconnus sur Terre, révèlent les travaux d’autres astronomes américains.

Le chercheur Morgan Cable et ses collègues de la NASA ont recréé en laboratoire les conditions qui y sont observées pour établir que des composés et minéraux introuvables sur Terre, dont un type de cristal fait d'acétylène solide et de butane, devaient s’y trouver.

Impression artistique de la surface de Titan, avec en arrière-plan les anneaux de Saturne.

Impression artistique de la surface de Titan, avec en arrière-plan les anneaux de Saturne.

Photo : NASA

L'acétylène et le butane sont des hydrocarbures qui existent sur Terre sous forme de gaz. Ils sont couramment utilisés comme combustibles pour le soudage et les réchauds de camping.

La surface de Titan, la plus grosse lune de Saturne, présente de grands lacs de méthane et d'éthane, comme le montre cette image captée par la sonde Cassini.

Image radar prise par Cassini montrant Ligeia Mare, le deuxième plus grand lac de Titan, composé de méthane et d'éthane. Sa taille se compare à celle du lac Supérieur sur Terre.

Photo : NASA/JPL-Caltech/ASI/Cornell

Les expériences montrent que sur Titan, avec les températures extrêmement froides, l'acétylène et le butane sont solides et se combinent pour former des cristaux.

Ce nouveau minéral pourrait être le responsable des anneaux de baignoire qui bordent les lacs d'hydrocarbures de Titan.

De précédents travaux montraient, grâce aux données recueillies lors de la mission Cassini, que les lacs des régions sèches de cette lune, près de l'équateur, contiennent des traces de matières évaporées, à l’image des anneaux sur une baignoire. Une explication aurait peut-être été trouvée!

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