La sonde Cassini découvre des satellites éphémères dans les anneaux de Saturne

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A l'extrémité de l'anneau F de Saturne, la sonde Cassini a saisi un nouveau satellite en formation. Ce bloc de glace de un kilomètre environ, qui perturbe l'anneau sur des milliers de kilomètres, est probablement une structure éphémère. Photo Ciclops/JPL/Nasa.

A l’extrémité de l’anneau F de Saturne, la sonde Cassini a saisi un nouveau satellite en formation. Ce bloc de glace de un kilomètre environ, qui perturbe l’anneau sur des milliers de kilomètres, est probablement une structure éphémère. Photo JPL/Nasa.

La sonde américaine Cassini, en orbite autour de la planète Saturne depuis maintenant dix ans, n’en finit pas de révéler aux planétologues l’extraordinaire, la merveilleuse complexité des anneaux qui entourent la planète géante. Naguère considérés comme de simples disques de poussière de glace tournant sagement, les spécialistes découvrent grâce à Cassini un monde en perpétuel changement. D’abord, l’ancienne question « combien y a t-il d’anneaux autour de Saturne ? » n’a plus de raison d’être. Les classiques anneaux A, B, C découverts au XVII e siècle, ont été rejoins par de nouveaux venus, les anneaux D, E, F et G, au cours des années 1980, avant que cette classification ne vole en éclat devant les images en gros plans de la sonde américaine : les anneaux n’existent pas vraiment… En réalité, « l’anneau de Saturne » est un disque changeant, parcouru de tremblements, de vibrations, d’ondes, de vagues de glace qui s’élèvent à des kilomètres au dessus de lui, créant d’éphémères et fantastiques paysages…

En témoigne la dernière image de la zone extérieure de l’anneau F prise par Cassini. Tout au bout de l’anneau, la sonde a photographié un nouveau « nodule » brillant, mesurant 1200 kilomètres de long, et marquant probablement l’apparition dans l’anneau d’un nouveau satellite, sans doute éphémère, mesurant à peu près un kilomètre de diamètre. Ce gros iceberg entraîne derrière lui un chapelet chaotique de glace. Le système d’anneaux de Saturne mesure, pour la partie la plus connue, la plus brillante, celle que l’on peut admirer dans une longue vue, près de 280 000 kilomètres de diamètre. L’anneau E, plus diffus et quasiment invisible, s’étend quant à lui sur près de un million de kilomètres. Autour de la planète géante, une soixantaine de satellites jouent les « bergers » ; ce sont leurs perturbations gravitationnelles qui créent les fameuses divisions obscures dans les anneaux, des zones moins denses, en résonance avec les orbites des satellites.

Exactement au centre de cette image prise par la sonde américaine Cassini, au coeur de l'anneau A de Saturne, se dresse une vague de glace d'une centaine de kilomètres de longueur, haute de 200 mètres. Cette perturbation dans l'anneau est due à la présence d'un satellite de 400 mètres de diamètre environ. Photo JPL/Nasa.

Exactement au centre de cette image prise par la sonde américaine Cassini, au coeur de l’anneau A de Saturne, se dresse une vague de glace d’une centaine de kilomètres de longueur, haute de 200 mètres. Cette perturbation dans l’anneau est due à la présence d’un satellite de 400 mètres de diamètre environ. Photo JPL/Nasa.

Et puis, les anneaux eux-mêmes génèrent des milliers de mini satellites éphémères, qui se condensent, dessinent des sillons et d’élégantes arabesques dans la glace avant de se sublimer comme neige au Soleil.
La sonde Cassini, à la fin de sa mission qui devrait intervenir en 2017, s’approchera extrêmement près des anneaux et, espérons-le, livrera des images où ceux-ci seront « résolus », c’est à dire révéleront leur véritable structure : on le sait grâce à des mesures radar, ils sont constitués de blocs de glace de quelques centimètres à quelques mètres de diamètre, s’agrégeant les uns aux autres et se dispersant constamment, au fil de leur éternelle révolution autour de Saturne.

Serge Brunier

Cet extraordinaire gros-plan sur les anneaux de Saturne a été obtenu par la sonde Cassini. Le champ mesure 1200 km de large. En avant-plan, la zone de l'anneau B de Saturne. En arrière-plan, en haut de l'image, la zone beaucoup moins dense de la division de Cassini. En bordure de l'anneau apparaissent de véritables vagues de glace, hautes de 2500 mètres, levées par les perturbations gravitationnelles de petits satellites circulant dans les anneaux. Ces structures irréelles, éclairées par un Soleil rasant, projettent leurs ombres sur l'anneau B. Photo JPL/Nasa.

Cet extraordinaire gros-plan sur les anneaux de Saturne a été obtenu par la sonde Cassini. Le champ mesure 1200 km de large. En avant-plan, la zone de l’anneau B de Saturne. En arrière-plan, en haut de l’image, la zone beaucoup moins dense de la division de Cassini. En bordure de l’anneau apparaissent de véritables vagues de glace, hautes de 2500 mètres, levées par les perturbations gravitationnelles de petits satellites circulant dans les anneaux. Ces structures irréelles, éclairées par un Soleil rasant, projettent leurs ombres sur l’anneau B. Photo JPL/Nasa.

De plus en plus de nuages noctiluques dans le ciel

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Des nuages noctulescents. Tourbière de Kuresoo, Parc national de Soomaa, Estonie. / Ph. Martin Koitmäe, CC via Wikimedia Commons.

Des nuages noctulescents. Tourbière de Kuresoo, Parc national de Soomaa, Estonie. / Ph. Martin Koitmäe, CC via Wikimedia Commons.

La présence des nuages noctiluques (ou noctulescents), ces formations atmosphériques qui présentent la particularité de « briller » la nuit, s’est accrue dans le ciel au cours de la période 2002 à 2011. Tel est le résultat d’une étude publiée le 18 mars 2014 dans la revue Journal of Geophysical Research.

Qu’est-ce qu’un nuage noctiluque ? Il s’agit d’une formation nuageuse d’aspect filandreux, située très haut dans l’atmosphère, à quelques 80 km d’altitude – une couche que l’on appelle la mésosphère. Lorsque le soleil a disparu derrière l’horizon et que l’obscurité a recouvert la zone où se trouve l’observateur, la lumière émise par le soleil continue d’éclairer ces formations nuageuses, du fait de leur très haute altitude. Ce qui leur confère alors un aspect « brillant ».

Le satellite AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere) avait produit les premières images des nuages noctiluques vus de l’espace, en été 2007. Depuis, il apparaissait de ses observations que ces nuages augmentaient en fréquence et en étendue, comme le montrent les deux images ci-dessous (2007 et 2010).

Les premières images des nuages noctiluques vus de l'espace, prises par le satellite américain AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere) le 11 juin 2007 au-dessus de l'Arctique. / Ph. NASA/AIM

Les premières images des nuages noctiluques vus de l’espace, prises par le satellite américain AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere) le 11 juin 2007 au-dessus de l’Arctique. / Ph. NASA/AIM

Images de nuages noctiluques vus de l'espace, prises par le satellite américain AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere) en juillet 2010 au-dessus de l'Arctique. Depuis la première image en 2007, leur étendue a augmenté. / Ph. NASA/AIM

Images de nuages noctiluques vus de l’espace, prises par le satellite américain AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere) en juillet 2010 au-dessus de l’Arctique. Depuis la première image en 2007, leur étendue a augmenté. / Ph. NASA/AIM

Pour vérifier si les nuages noctiluques se sont véritablement intensifiés ces dernières années, les auteurs de l’étude, un panel de chercheurs en science de l’atmosphère venant de divers laboratoires américains et de l’université de Stockholm, ont analysé les données fournies par d’autres satellites : TIMED (Thermosphere Ionosphere Mesosphere Energetics and Dynamics) et Aura (un satellite de la NASA consacré à étudier la chimie de l’atmosphère terrestre).

Des mesures qu’ils ont ensuite combinées avec un modèle informatique, dont la fiabilité a été elle-même prouvée en comparant ses prédictions avec les données du satellite suédois ODIN et de la sonde américaine STPSat-1.

À l’issue de ces travaux, les chercheurs ont constaté que les apparitions des nuages noctiluques dans les ciels des zones du globe situées entre 40 et 50° de latitude nord (dont la France fait partie) avaient augmenté entre 2002 et 2011.

Qu’est-ce qui cause ce phénomène ? À l’heure actuelle, les chercheurs n’en saisissent pas l’origine, même s’ils suspectent les changements climatiques en cours, et les cycles d’activité solaires, d’être parmi les causes les plus probables…