Une étude donne un âge définitif aux anneaux de Saturne

anneaux saturne
Crédits : LYagovy/istock

Saturne vient de repasser devant Jupiter au classement des lunes, mais elle se démarque aussi par ses anneaux qui restent les plus importants du Système solaire. Or, une étude signée de l’Université du Colorado, à Boulder, vient de fournir la preuve la plus solide à ce jour que ses anneaux sont remarquablement jeunes comparés à la planète elle-même, clôturant ainsi un débat de longue date parmi les scientifiques. Les détails de l’étude sont publiés dans la revue Science Advances.

La découverte des anneaux de Saturne est attribuée à Galilée en 1610. Alors qu’il utilisait son télescope nouvellement construit, le célèbre astronome italien avait en effet observé quelque chose d’étrange autour de la planète : deux objets semblaient s’étendre de chaque côté. Il avait alors imaginé la présence de deux lunes en orbite autour de Saturne, avant de réaliser que ces objets étaient souvent alignés avec la planète. Au bout de plusieurs semaines d’observation, il avait finalement déterminé qu’il s’agissait en réalité d’anneaux.

À l’époque, Galilée n’avait cependant pas été en mesure de déterminer leur structure ou leur composition en raison de la qualité de son télescope. Dans les années 1800, Maxwell, un scientifique écossais, avait finalement conclu que les anneaux de Saturne ne pouvaient pas être solides, mais étaient plutôt constitués de nombreuses pièces individuelles.

Depuis, les chercheurs sont captivés par ces incroyables structures qui les interrogent encore. Quand et comment se sont-elles formées ? Et quand seront-elles absorbées par Saturne ?

Des anneaux condamnés

Il y a quelques années, les données de la sonde Cassini, qui a visité le système entre 2004 et 2017, avaient permis de constater que les anneaux de Saturne s’érodent avec le temps, altérant la chimie opérée dans l’atmosphère de la planète. Plus précisément, il en était ressorti que l’anneau D, le plus intérieur, déverse de la matière dans l’ionosphère de Saturne, que l’anneau C reconstitue alors l’anneau D avec de la matière et ainsi de suite avec les autres anneaux. En déterminant la composition de ces anneaux, leur contenance et la matière délestée, les astronomes avaient alors estimé que ceux-ci pourraient disparaître d’ici 100 millions d’années environ.

Il reste donc encore une inconnue : quand les anneaux de Saturne se sont-ils formés ? Dans le cadre d’une étude récente, des chercheurs de l’Université du Colorado ont tenté de répondre à cette question.

Saturne anneaux
Saturne et trois de ces lunes : Mimas (au-dessus de la ligne d’anneau), Janus (touchant la ligne d’anneau) et Tethys (ci-dessous). Crédits : NASA / JPL-Caltech / Institut des sciences spatiales

Des anneaux au moins dix fois plus jeunes que Saturne

Pour estimer l’âge des anneaux, les chercheurs se sont tournés vers les minuscules grains de matériau rocheux qui traversent le système solaire de manière quasi constante. Dans certains cas, ce flux de matière peut laisser derrière lui une fine couche de poussière alors qu’il passe à proximité de corps planétaires, y compris sur la glace qui compose les anneaux de Saturne.

Pour cette étude, les chercheurs ont donc entrepris de dater ces anneaux en étudiant la rapidité avec laquelle cette couche de poussière s’accumule. « Pensez aux anneaux comme le tapis de votre maison« , note l’astronome James Clerk Maxwell. « Si vous disposez d’un tapis propre, vous n’avez qu’à attendre et la poussière va se déposer dessus. Il en va de même pour les anneaux. »

Là encore, les données de la sonde Cassini ont été précieuses. Au cours de son périple, la sonde avait en effet été en mesure de capter un peu de poussière dans le but de pouvoir l’analyser grâce à son instrument appelé Cosmic Dust Analyzer. La sonde n’avait pu collecter que 163 grains de matière provenant d’au-delà du voisinage proche de la planète, mais ce maigre échantillon a été suffisant. D’après les calculs, les anneaux de Saturne n’accumulent probablement de la poussière que depuis environ 400 millions d’années. Cela rend les anneaux beaucoup plus jeunes que Saturne elle-même, qui s’est formée il y a environ 4,5 milliards d’années.

Si les chercheurs connaissent désormais approximativement l’âge des anneaux et leur « date de péremption », ils ignorent en revanche toujours comment ils ont vu le jour en premier lieu. Certains scientifiques ont émis l’hypothèse que ces anneaux pourraient s’être formés lorsque la gravité de la planète a déchiré l’une de ses lunes. Cependant, cette idée n’a pas encore été prouvée.