Combien de temps dure une journée sur Saturne ? Cassini résout l’énigme qui dure depuis des décennies

Publié par Simon Taquet le janvier 25, 2019 | Maj le janvier 25, 2019

Près d’un an et demi après avoir effectué sa “Grande Finale” et s’être délibérément écrasé sur Saturne, la sonde Casisini de la NASA ne manque pas de nous surprendre. Et les anneaux du géant du gaz redeviennent la clé des mystères. Si les scientifiques ont révélé il y a quelques jours que ce sont des structures “jeunes” (entre 100 et 10 millions d’années) qui ne se sont pas formées en même temps que la planète et qui, de plus, cesseront d’exister d’ici 100 millions d’années, maintenant les anneaux ont répondu à une des questions qui intrigue les chercheurs depuis des décennies :

combien de temps dure une journée sur Saturne ?

Les données utilisées jusqu’à présent pour déterminer le temps qu’il a fallu pour la planète baguée étaient basées sur des informations recueillies par la mission Voyager en 1981, qui a indiqué que la journée sur Saturne durait 10:39:23 sur la base d’estimations prenant en compte le champ magnétique. Toutefois, il ne s’agissait pas de données exactes, car Cassini a prouvé que, sur la base du champ magnétique, des résultats approximatifs ont été obtenus entre 10:36 et 10:48 heures, mais pas un chiffre exact.

10 heures, 33 minutes, 38 secondes

Le problème est que Saturne n’a pas de surface solide avec points de référence à “regarder” directement autour de la planète. Et son champ magnétique est très inhabituel : contrairement à celui de la Terre ou de Jupiter, l’axe de rotation de Saturne est presque parfaitement aligné avec son champ magnétique, de sorte qu’il ne permettait pas non plus de savoir exactement combien un tour était basé sur un signal périodique d’ondes radio.

Ainsi, la sonde Cassini a pris en compte d’autres facteurs en dehors du champ magnétique pour déterminer que le temps nécessaire pour faire tourner Saturne lui-même est de 10 heures, 33 minutes et 38 secondes. Plus précisément, pendant les orbites de Saturne de Cassini, les instruments ont examiné les anneaux gelés et rocheux avec une précision sans précédent. Christopher Mankovich, étudiant diplômé en astronomie et astrophysique à l’UC Santa Cruz, a utilisé les données pour étudier les modèles d’ondes dans les anneaux.

Les mouvements détectant les anneaux

Son travail a déterminé que les anneaux répondent aux vibrations dans la planète elle-même, agissant d’une manière similaire aux sismomètres utilisés pour mesurer le mouvement provoqué par les séismes. L’intérieur de Saturne vibre à des fréquences qui provoquent des variations dans son champ gravitationnel. Les anneaux, à leur tour, détectent ces mouvements dans le champ.

“Les particules le long des anneaux ne peuvent s’empêcher de sentir ces oscillations dans le champ de gravité,” explique Mankovich. “À des endroits précis des anneaux, ces oscillations retiennent les particules de l’anneau au bon moment dans leur orbite pour accumuler graduellement de l’énergie, et cette énergie est transportée comme une onde observable. La recherche de Mankovich, publiée dans l’Astrophysical Journal, décrit comment il a développé des modèles de la structure interne de Saturne qui correspondent aux ondes annulaires. Cela lui a permis de suivre les mouvements de l’intérieur de la planète, et donc sa rotation.

Le taux de rotation de 10:33:38 que l’analyse donne est plusieurs minutes plus rapide que prévu. “Les chercheurs ont utilisé les ondes dans les anneaux pour regarder à l’intérieur de Saturne et ont retiré cette caractéristique fondamentale de la planète. C’est un résultat vraiment solide”, déclare Linda Spilker, chef de projet chez Cassini, dans une déclaration publiée par la NASA.

Une idée vieille de 20 ans

Cependant, l’idée d’étudier cette qualité n’est pas vraiment celle de Mankovitch. En 1990, Mark Marley, coauteur de l’étude, qui travaille maintenant pour le Centre de recherche Ames de la NASA, a décrit, il y a près de 20 ans, comment les calculs pouvaient être effectués et comment prévoir où se trouveraient les signaux sur les anneaux de Saturne.

“Deux décennies plus tard, dans les dernières années de la mission Cassini, les scientifiques ont analysé les données de la mission et trouvé des caractéristiques dans les lieux de prévision de Marley”, explique Jonathan Fortney, co-auteur, professeur d’astronomie et d’astrophysique à UC Santa Cruz et membre de l’équipe Cassini. “Le présent document vise à tirer le meilleur parti de ces observations. Qui sait quelles nouvelles surprises les données envoyées par cette mission qui a démarré en 1997 apporteront…

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