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Saturne

Saturne est l'un des spectacles les plus impressionnants du système solaire. Avec la Terre, c'est la planète la plus facile à identifier. Saturne est bien sûr célèbre pour son système d'anneaux, mais, étant un objet très lumineux dans le ciel nocturne, cette planète est connue depuis des milliers d'années.

Saturne possède un grand nombre de satellites naturels. Environ 60 ont été identifiés. Parmi eux, Titan est la plus grande lune et le seul satellite du système solaire à posséder une atmosphère dense.

Caractéristiques de Saturne

Saturne gravite autour du Soleil, à une distance de 1 427 millions de kilomètres, presque deux fois la distance de Jupiter.
Se déplaçant à une vitesse moyenne de 9,66 kilomètres par seconde, Saturne met plus de 29 ans pour accomplir une révolution autour du Soleil.

Saturne

Saturne © Nasa

Une journée saturnienne dure 10,5 heures, la vitesse de rotation est identique à celle de Jupiter.

Saturne possède un point commun avec les autres géantes gazeuses, son équateur présente un renflement causé par sa rotation rapide.

Saturne est 95 fois plus massive que la Terre, et possède un volume 760 fois supérieur. Cependant, Saturne détient la plus faible densité de toutes les planètes, inférieure à celle de l'eau. Si l'on trouvait un gigantesque océan, Saturne pourrait y flotter.

Comparaison entre Saturne et la Terre

Comparaison entre Saturne et la Terre. Montage effectué à partir de deux photos de la Nasa

Saturne possède un champ magnétique 600 fois plus puissant que celui de la Terre.
L'atmosphère de Saturne semble calme, mais, en réalité, les conditions y sont très rigoureuses.

Saturne

Saturne © Nasa

Bien qu'un modèle du centre de Saturne puisse être réalisé par ordinateur, les connaissances actuelles concernant le centre ne sont que théoriques. Il se compose d'hydrogène métallique, comme celui de Jupiter, mais diffère dans le sens qu'il pourrait renfermer une "pluie d'hélium", élément absent des autres géantes gazeuses.

L'origine et l'évolution de Saturne

L'origine de Saturne est maintenant relativement bien connue ; on sait que la planète est semblable aux autres géantes gazeuses, toutefois, certaines questions, concernant l'origine du système d'anneaux, restent sans réponse.

Les anneaux de Saturne

Les anneaux de Saturne. © Nasa

Les anneaux de Saturne représentent son aspect le plus caractéristique. Découverts par Galileo, en 1610, ils furent, au départ, mal interprétés, et il fallut attendre 1659 pour comprendre leur véritable nature. Même maintenant, après qu'ils aient été explorés par des sondes spatiales, leur origine comme leur fonctionnement restent incertains.

Saturne possède trois anneaux principaux : l'anneau A (le plus externe), puis le B et le C en se rapprochant de la planète. L'anneau C, moins brillant que les deux autres, est connu sous le nom d'anneau de Crêpe ou "Dusky". Les anneaux A et B sont séparés par une division abrupte, de 4 000 kilomètres, que l'on appelle division de Cassini, d'après le nom de l'astronome qui l'a découverte.

Saturne

Saturne © Nasa

Les anneaux sont constitués de petites roches, dont la taille varie de la minuscule poussière au bloc d'un mètre de diamètre, ces derniers étant, toutefois, assez rares. La plupart des matières constituant les anneaux ne font que quelques centimètres, les poussières étant, elles, présentes en grande quantité.
Certains anneaux contiennent une proportion importante de particules de glace.

Anneaux de Saturne

Vue rapprochée des anneaux de Saturne. © Nasa

Le survol des anneaux, effectué par la sonde Voyager, établit que les anneaux ne faisaient que 150 mètres d'épaisseur.

La sonde américaine Cassini-Huygens a permis aux chercheurs fin juin 2004 de mieux étudier les anneaux de saturne. Les chercheurs savent aujourd'hui que les anneaux les plus éloignés de la planète Saturne sont faits de glace plus pure que ceux du centre. La conclusion est que les anneaux ne se sont pas tous formés en même temps sinon l'ensemble serait homogène. Ce seraient des comètes d'origine plus récente qui, en se désagrégeant, auraient formé les anneaux à l'extérieur.

Les satellites de Saturne. L'exploration de Titan

Saturne possède une grande famille de satellites. Plusieurs d'entre eux sont de petite taille, et ne présentent plus d'activité géologique.

Reconstitution de Saturne et de ses satellites

Reconstitution de Saturne et de ses satellites. Montage effectué avec plusieurs photos de la Nasa

Titan, le plus gros satellite, est aussi l'un des plus intéressants. Il est possible qu'il renferme des océans ; il est l'un des objectifs de la mission Cassini Huygens.

Après un voyage interplanétaire de plus de sept ans, la sonde européenne Huygens, qui s’est posée sur Titan, est parvenue à transmettre les premières informations sur ce mystérieux satellite de Saturne. Un astre congelé qui offre des similitudes avec la Terre avant l’apparition de la vie.

Dans la nuit de Noël, la sonde Huygens s’est détachée de son transporteur, l’orbiteur Cassini avec qui elle a voyagé depuis son départ de la Terre, pour mettre le cap sur Titan, la plus grosse des lunes de Saturne. L’engin de 2,7 mètres de diamètre et de 350 kg a pénétré vendredi matin dans l’atmosphère orangée de l’astre et, pendant les 140 minutes qui l’ont séparé de son «titanissage», est parvenu avec succès à collecter toute une première série d’informations, notamment sur la composition chimique de l’espace qu’il a traversé. La sonde Huygens a ainsi prélevé des échantillons qui aideront à déterminer la composition atmosphérique et a pris des mesures sur les vents, pressions et précipitations qui règnent sur l’astre. Mais elle a aussi capté des sons inédits et pris, à des altitudes différentes, une trentaine de photographies de cette lune de 5 000 km de diamètre, l’un des objets les plus mystérieux de notre système solaire.

Titan

Titan . © Nasa

L’Agence spatiale européenne a notamment diffusé les premiers clichés noir et blanc pris de Titan, qui se situe à un milliard et demi de km de la Terre. Les trois premières photos ont montré ce qui semble être des blocs de glace, des canaux, des rivages et des îles qui ne sont pas sans évoquer, estiment les chercheurs, la surface de la Terre ou encore celle de Mars. «C’est comme une machine à remonter le temps, nous devrions trouver sur Titan les conditions qui ont prévalu sur notre planète il y a 3,8 milliards d’années, avant l’arrivée de la vie», s’est félicité Jean-Pierre Lebreton, le directeur de la mission Huygens à l'ESA.

Une première image du sol de Titan envoyée par la sonde. © Nasa

L’un des clichés, pris à 16 km de la surface de l’astre, dévoile de vastes plaines recouvertes de roches.
«Clairement il y a une substance liquide coulant sur la surface de Titan», a commenté le scientifique pour qui certains canaux «ressemblent presque au delta d’une rivière».

Le troisième cliché, enfin, découvre des zones claires et des taches sombres qui, selon Marty Tomasko, «évoquent des zones qui ont été inondées ou qui le sont actuellement».

Saturne possède 19 satellites répertoriés, dont le rayon varie de 7,5 Km à 2 575 Km pour Titan, plus grand que Mercure.

Après Titan, Rhéa et Japet sont les deux plus grands satellites de Saturne. Bien que de taille semblable, ils présentent des différences.

La surface de Rhéa est dominée par des cratères fortement érodés, comme sur la Lune, tandis que l'on trouve sur Japet une matière sombre pouvant avoir jailli du centre.

 

Japet . © Nasa

Saturne et Uranus possèdent les plus grandes familles de satellites du système solaire. Parmi les satellites de Saturne, tous, à une exception près, mesurent entre 20 et environ 1 000 kilomètres de diamètre.

La découverte des satellites

Titan fut le premier satellite découvert par Christian Huygens, scientifique hollandais, en 1655. En 1671, Cassini repéra Japet, puis Rhéa en 1672, et enfin Dioné et Téthys en 1684.

Thethys. Satellite de Saturne

Théthys . © Nasa

Il fallut attendre plus d'un siècle pour observer d'autres satellites saturniens. En 1789, l'astronome britannique William Herschel rapporta la découverte de deux nouveaux satellites : Mimas et Encelade.

Au cours des années 1960, lors d'observations effectuées dans le plan des anneaux (c'est-à-dire lorsque les anneaux de Saturne sont visibles par la tranche depuis la Terre), un autre satellite, habituellement caché par l'éclat lumineux des anneaux, fut découvert.

Eclipse sur Mimas

Eclipse sur Mimas, un autre satellite. © NASA/JPL/Space Science Institute

Il fallut, toutefois, attendre la mission Voyager qui confirma la présence de Janus. A l'aide d'images, prises par Voyager, de nombreux autres petits satellites furent répertoriés au début des années 1980, dont Prométhée et Pandore ainsi qu'Atlas et Epiméthée.


Titan

Les Titans étaient un groupe de géants, progéniture d'Uranus et de Gaïa. Ils combattirent Zeus et les dieux de l'Olympe pour le pouvoir des cieux.

L'atmosphère de Titan est à près de 94% composée d'azote, et il a été avancé qu'elle pourrait ressembler à l'atmosphère primitive de la Terre avant que l'oxygène n'apparaisse grâce aux formes de vie les plus simples. Titan possède également un petit pourcentage de méthane.

Comparaison entre la Lune et Titan

Comparaison entre la Lune et Titan. Montage effectué à partir de deux photos de la Nasa

En plus du méthane, il y a de très petites quantités d'autres composés organiques comme l'éthane, l'acétylène, et le propane. Ce sont les hydrocarbures, comme le méthane et l'éthane, qui donnent à Titan sa teinte si particulière.

Du cyanure d'hydrogène et du cyanogène sont également présents. La découverte du cyanure d'hydrogène revêt une importance particulière car il entre dans la composition des acides aminés. Titan a, pendant un temps, figuré sur la liste des planètes pouvant abriter une vie extra-terrestre mais cela est très peu probable. Titan est extrêmement froid, et ne porte presque pas d'eau.


L'exploration passée de Saturne

Depuis des siècles, Saturne est observée depuis la Terre à l'aide de télescopes, et elle a été aussi explorée par des sondes spatiales.

Saturne fut observée pour la première fois à l'aide d'un télescope par Galilée, au début du XVIIe siècle. La première sonde spatiale qui lui rendit visite fut Pioneer 11, qui s'approcha à moins de 3 500 kilomètres de la limite externe de l’anneau A de Saturne. Pioneer 11 collecta de nombreuses données nouvelles sur le champ magnétique complexe de Saturne.

Saturne

Saturne et Titan. Pioneer 11 en Avril 1973. credit: NASA Ames

La sonde spatiale Voyager rapporta des photographies de haute qualité, révélant la complexité de la structure des anneaux de Saturne, montrant que chacun des anneaux principaux était constitué de nombreux anneaux plus petits.

Des séries de photographies, prises par Voyager, mirent en évidence la présence de vents se déplaçant à 1 500 Km/h, soit plusieurs fois la vitesse des vents joviens.
Les scientifiques espéraient que Voyager pourrait déceler une brèche dans la couche nuageuse du plus grand satellite de Saturne, Titan, afin d'entrevoir la surface. Ceci ne s'est pas produit, et les photographies de Titan prises par Voyager ne représentent qu'une couche uniforme de brouillard photochimique.

L'exploration en cours de Saturne

Après un voyage de 7 ans et 3,5 milliards de kilomètres après son lancement, le 15 octobre 1997, la sonde Cassini Huygens est arrivée au terme de son voyage le 1er juillet.
Cassini passera quatre années à étudier la surface de Saturne, ses anneaux et sept de ses 31 lunes dont la plus grosse, Titan.

Cassini effectuera une cartographie à haute résolution de sa surface. En outre, le 25 décembre 2004, Cassini devrait libérer la sonde Huygens qui prendra le chemin de Titan.
Disposant d'un budget de 3,3 milliards de dollars, le projet Cassini Huygens a été qualifié de « mission la plus sophistiquée jamais lancée vers des planètes du système solaire ». Il rassemble les États-Unis et 17 pays européens.

Malgré le fait que Titan soit la cible principale de la mission Cassini Huygens de 2004, l'orbiter Cassini survolera d'autres satellites.

Saturne. Cassini-Huygens 2004

Image de Saturne. Cassini-Huygens 2004 . Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

Si la mission est couronnée de succès, l'évolution de ces corps de glace pourra être mieux appréhendée, permettant d'assembler les pièces du puzzle de leur histoire, ainsi que de comprendre comment des modifications résultant de processus internes et externes ont pu transformer leur surface.

Peut-être pourrons-nous découvrir l'origine des fines marques rencontrées sur Dioné et Rhéa, l'explication de la formation des étranges terrains sillonnés de Téthys et Encelade, pourquoi Téthys et Mimas ont survécu à des collisions d'astéroïdes géants, ainsi qu'approfondir nos connaissances sur le passé volcanique d'Encelade.

Enfin, le but ultime de cette exploration est d'arriver à savoir à quoi ressemblait la Terre à ses débuts et comment la vie s'y est développée.

Spécificités techniques de Saturne

L'orbite de Saturne

Saturne gravite autour du Soleil, à une distance de 1 427 millions de kilomètres, presque deux fois la distance de Jupiter. Son excentricité orbitale de 0,055 fait que la différence entre son aphélie et son périhélie n'a que peu d'effet sur la planète.

Se déplaçant à une vitesse moyenne de 9,66 kilomètres par seconde, Saturne met plus de 29 ans pour accomplir une révolution autour du Soleil. Une journée saturnienne dure 10,5 heures, la vitesse de rotation est identique à celle de Jupiter.

Saturne est 95 fois plus massive que la Terre, et possède un volume 760 fois supérieur. Cependant, Saturne détient la plus faible densité de toutes les planètes, inférieure à celle de l'eau. Si l'on trouvait un gigantesque océan, Saturne pourrait y flotter.

Un puissant champ magnétique

Saturne possède un champ magnétique 600 fois plus puissant que celui de la Terre, généré, au centre de la planète, par des écoulements d'hydrogène métallique. L'interaction entre le vent solaire et la magnétosphère est à l'origine des aurores polaires.

 

V.Battaglia (05.04.2005) M.à.J 04.2007

Photos de Saturne

Références et lien

Astronomie, Hachette 2001
L’Astronomie, éditions De La Martinière 2002
Vidéo de l'éclipse sur Mimas
Site de la NASA

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