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 Fauteurs de troubles dans un anneau de Saturne

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Naos
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MessageSujet: Fauteurs de troubles dans un anneau de Saturne   Ven 6 Juin - 14:43

Depuis bientôt trente ans, l’anneau saturnien estampillé de la lettre F représentait une énigme par sa structure éminemment complexe, semblable à une corde aux torons entrelacés et émaillée de nodosités transitoires. On pense désormais en connaître la cause.

Le professeur Carl Murray, officiant dans une université londonienne et dans l’équipe d’imagerie de la mission Cassini, plante le décor : « L’anneau F de Saturne est probablement l’anneau le plus spécial et le plus dynamique du Système Solaire*. Il possède de nombreuses structures qui peuvent évoluer sur des durées allant de l’heure à plusieurs années. »

Parmi ces formations éphémères, nous devons citer en premier lieu les encoches que laisse périodiquement le satellite Prométhée, lorsqu’il vient à la rencontre, à chaque révolution autour de Saturne, du nerf central de l’anneau F. Prométhée en profite même pour arracher à ce nerf central un lambeau de particules, comme le montre l’image ci-dessous, déjà considérée lors de sa publication comme l’une des plus significatives de toute la mission Cassini-Huygens.



Le 29 octobre 2004, la sonde Cassini venait de terminer son premier tour autour de la planète aux anneaux, et c’est sur l’anneau F que se focalise cette image prise à 782 000 kilomètres de distance. Elle montre un anneau F divisé en cinq branches distinctes, de même que le satellite Prométhée en pleine interaction avec les branches intérieures de cet anneau.

Il est important de signaler que l’anneau F est en quelque sorte gardé par deux satellites bergers : Prométhée à l’intérieur et Pandore à l’extérieur. Sans ces deux petits satellites (Prométhée mesure 86 kilomètres et Pandore 81 kilomètres, dans leur plus grande dimension), l’anneau F finirait tôt ou tard par disparaître, en se désagrégeant. L’influence de Prométhée est spectaculaire car il peut littéralement venir à la rencontre de l’anneau F ; l’influence de Pandore, si elle n’est pas inexistante, est toutefois moins remarquable : tout au plus quelques déformations.

Des clichés enregistrés pendant ces deux dernières années montrent la formation et l’évolution rapide de ce que les chercheurs ont baptisé « jets », des tronçons écartés du nerf central de l’anneau F. Pour les expliquer, Carl Murray envisage deux possibilités : « Primo, un satellite pouvant atteindre deux cents kilomètres de diamètre est logé dans l’anneau et éparpille les particules qui le composent sur son passage. Secundo, de tout petits satellites entrent en collision avec le cœur dense de l’anneau. Nous pouvons maintenant affirmer que la seconde possibilité est la bonne, et nous sommes même en mesure de désigner un coupable ! »

Par ces termes, Murray évoque l’objet S/2004 S6, dont la taille ne dépasse sans doute pas cinq kilomètres. Comme son nom l’indique aux initiés, ce satellite est le sixième identifié autour de Saturne pendant l’année 2004, par la sonde Cassini. Il s’agit effectivement du meilleur candidat pour les plus grands « jets » ; en approchant du cœur de l’anneau F, il y laisse des signatures gravitationnelles semblables à celles dont Prométhée est l’auteur, bien qu’à une échelle bien moindre. D’autres formations ayant reçu l’appellation d’éventails auraient pour origine des satellites encore plus menus, avoisinant le kilomètre de diamètre.



Le niveau de détail est largement supérieur sur cette illustration datant du 25 septembre 2006, où la résolution atteint le kilomètre. Depuis un certain temps, les scientifiques suspectent la présence de satellites miniatures au milieu de l’anneau F. Ceux-ci donneraient pour indices de leur présence des formations de ce genre, qui sont des répliques à petite échelle de l’effet produit par Prométhée.

Sébastien Charnoz, chercheur à l’Université de Paris VII et au CEA de Saclay, en dit plus sur les conditions qui règnent dans l’anneau : « Des collisions à grande échelle se produisent presque quotidiennement dans l’anneau F, ce qui fait de lui un endroit tout à fait unique à étudier. Et ces collisions sont responsables des détails changeant que l’on y observe. » Il est tout à fait possible que ces satellites miniatures se soient formés au sein même de l’anneau F. Le professeur Keith Mason, qui gère la participation britannique à la mission Cassini-Huygens, explique : « Cette mission au succès invraisemblable nous a apporté de nombreux enseignements sur le Système Solaire et les processus qui y ont cours. Comprendre comment de petits objets se déplacent à travers les anneaux poussiéreux de Saturne entrouvrent une porte vers la formation des planètes, lorsque des embryons planétaires collectaient leur matière au sein d’un disque de poussière en y laissant certainement des encoches ou des tronçons similaires à ce que l’on voit de nos jours dans l’anneau F ».



Cette animation montre le mouvement de Prométhée, en orbite autour de Saturne. Ce satellite a laissé une encoche dans l’anneau F (largement surexposé ici) qui le suit dans son mouvement. D’autres images montrent un véritable cortège d’encoches ou autres irrégularités tout au long de l’anneau, de même que des petits nodules pouvant abriter de minuscules satellites.

* : les quatre planètes du Système Solaire externe, à savoir Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, sont chacune entourées de plusieurs anneaux. On en dénombre neuf principaux (dix si l’on considère la division de Cassini comme un anneau) rien qu’autour de Saturne.
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Yremia
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MessageSujet: Re: Fauteurs de troubles dans un anneau de Saturne   Sam 7 Juin - 12:14

Très intéréssant bravo 'champagne
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seb79
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MessageSujet: Re: Fauteurs de troubles dans un anneau de Saturne   Jeu 7 Aoû - 23:01

pfiouu gros boulot, merci Naos pour ce post !

La 2ème image est vraiment époustouflante ...
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Eclipse
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MessageSujet: Re: Fauteurs de troubles dans un anneau de Saturne   Jeu 21 Aoû - 23:42

Salut,

Super article Naos !!

2° image vraiment époustouflante, en effet Seb79 !!!

Citation :
Les quatre planètes du Système Solaire externe,
à savoir Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, sont chacune entourées de
plusieurs anneaux. On en dénombre neuf principaux (dix si l’on
considère la division de Cassini comme un anneau) rien qu’autour de
Saturne.


Pour préciser :

- Jupiter possède 3 anneaux
- Saturne possède 9 anneaux (sans la division de Cassini)
- Uranus possède 11 anneaux
- Neptune possède 6 anneaux

Une question, est-ce une coïncidence que, se ne soit que les planètes gazeuzes qui possèdent des anneaux ?

Bon ciel

Paul

PS : Si le nombres d'anneaux n'est pas le bon, je vous remercie de me le dire (à changer sur le site Confused). Merci Wink
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Naos
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MessageSujet: Re: Fauteurs de troubles dans un anneau de Saturne   Ven 22 Aoû - 23:31

Merci à vous trois pour ces commentaires.

Eclipse, le nombre d'anneaux pour Jupiter et Neptune est correct, mais Uranus a treize anneaux (deux nouveaux ont été découverts en 2005) et Saturne en aurait onze, si l'on compte la division de Cassini comme telle. J'aurais donc commis une omission dans l'écriture de cet article. Nous avons déjà les anneaux "canoniques", appelés de A à G dans l'ordre de leur découverte. Si l'on poursuit cette convention, on pourrait appeler la division de Cassini anneau H ; l'anneau I serait coorbital à Atlas, le J est coorbital à Epiméthée et Janus, et enfin l'anneau K est coorbital à Pallênê. Les trois derniers anneaux, tout comme Pallênê, sont des découvertes signées Cassini (la sonde).

Ce n'est pas une coïncidence si les quatre seules planètes à être entourées d'anneaux sont les plus grandes et les plus massives. Chaque planète est entourée d'un domaine en forme de bulle légèrement aplatie que l'on appelle "lobe de Roche" (du nom de l'astronome montpelliérain qui en a découvert l'existence). Tout gros objet, par exemple un satellite, qui pénètre dans ce domaine est brisé par des forces mécaniques apparentées à celles qui soulèvent les marées sur nos océans et mers. Réciproquement, tout amas de débris dispersé à l'intérieur du lobe de Roche ne peut se condenser en un satellite.

En première approximation, le diamètre du lobe de Roche vaut le double de celui de la planète autour de laquelle il se déploie. Une grosse planète a donc un grand lobe de Roche, qui peut de cette manière contenir une grande quantité de matière, suffisamment pour constituer un système d'anneaux durable.

Il faut savoir que les anneaux planétaires sont des structures évoluant rapidement, et plus particulièrement des structures instables. Un anneau laissé à lui-même se disloquerait progressivement, son bord interne descendant vers la planète et son bord externe se diluant plus loin encore vers l'extérieur. On a pensé que les anneaux planétaires étaient, en vertu de ce qui est écrit plus haut, des restes d'un "ex-futur satellite" qui n'a jamais pu se condenser en un seul objet et qui demeure à l'état de briquettes. Ce que l'étude rapprochée des anneaux nous a appris, c'est que ce tas de débris n'aurait pas pu subsister pendant les milliards d'années qui nous séparent de la formation des planètes et de leurs satellites. Les anneaux planétaires sont donc des formations récentes, et réalimentées continûment.

Les anneaux de Saturne font figure d'exception, et il est naturel de supposer qu'ils ont une autre histoire que les autres. Les planétologues accréditent ainsi l'hypothèse qu'un satellite de la taille de Mimas ou Encélade (quelques centaines de kilomètres de diamètre) ait pénétré, voici une ou plusieurs centaines de millions d'années, dans le lobe de Roche de Saturne, et en aurait payé le prix par sa désagrégation. Ce scénario ne concerne toutefois que les anneaux les plus proches de la planète, c'est-à-dire les anneaux D, C, B, H, A et F, dans l'ordre croissant des distances.

Les autres anneaux saturniens (I, J, K, G et E) s'assimilent aux anneaux des trois autres planètes externes. Ces planètes et leurs satellites baignent dans un milieu interplanétaire sillonné de toutes petites particules appelées savamment "micrométéoroïdes". Ce ne sont ni plus ni moins que des grains de poussière en orbite autour du Soleil. Lorsque ces grains percutent la surface d'un satellite, deux choses se produisent. La plus anodine est un changement de nom : on ne parle plus de micrométéoroïde, mais de micrométéorite. La seconde chose est plus importante : sous la violence du choc (le grain de poussière se déplace très vite), un petit nuage de poussière se soulève de la zone d'impact, et les débris les plus remués peuvent très bien ne pas retomber plus loin, à cause de la faible gravité qui caractérise les petits satellites. Ces poussières extradées se répartissent ainsi le long de l'orbite du satellite bombardé. Voilà comment on explique la présence d'anneaux coorbitaux, comme le sont les anneaux I, J et K de Saturne, les trois anneaux de Jupiter, un de Neptune et au moins deux d'Uranus.

Les autres anneaux sont modelés à distance par le cortège des satellites les plus proches que possède chaque planète externe. Les détails de ce modelage restant pour la plupart, il faut bien l'avouer, mystérieux.

On constate que les anneaux planétaires ont besoin de satellites proches de leur planète pour subsister, quand ce n'est pas pour simplement exister. La présence d'anneaux autour de Mercure et de Vénus apparaît ainsi comme inconcevable, ces deux planètes étant dépourvues de satellites. Il y a bien des amas de poussière sur l'orbite de la Lune, mais on ne peut pas raisonnablement parler d'anneau coorbital pour les désigner. Mars est le cas le plus intéressant : le plus interne de ses deux satellites, Phobos, se rapproche lentement de la planète. Dans quelques dizaines de millions d'années (l'échéance ne peut pas être plus précisément établie), Phobos pénétrera dans le lobe de Roche martien, et sera haché menu pour former un anneau ténu de poussière, encore plus difficile à observer que ne l'est déjà Phobos. Cependant, Mars étant une petite planète, son lobe de Roche est à sa mesure. Les restes de Phobos ne resteront pas longtemps dans un lobe aussi étriqué, et iront "rapidement" se consumer dans l'atmosphère martienne.

J'en profite pour ajouter des illustrations au sujet initial :



L'encadré vert suit le déplacement de S/2004 S3, que l'on interprète comme un amas de morceaux de glace provisoirement constitué dans l'anneau F. De tels bourgeons seraient capable de donner à l'anneau F sa structure complexe caractérisée.



Ces quatre panneaux montrent quatre portions différentes de l'anneau F, parcourues chacune par diverses irrégularités très passagères.



Cette longue image est en réalité une mosaïque couvrant presque 150 000 kilomètres de long sur l'anneau F. Ce dernier est couvert ici sur un angle d'environ 60 degrés d'amplitude, c'est à dire un sixième de la circonférence de l'anneau. Y apparaissent nettement les encoches dessinées à l'intérieur par le satellite Prométhée, dont l'image déformée occupe le coin inférieur droit. Les encoches les plus récentes sont également à droite, et plus on s'avance vers la gauche, plus les encoches s'inclinent le long de l'anneau, pour finir par disparaître.

J'en ai d'autres en réserve, aussi riches d'informations que celles-ci... mais des bonnes choses, il ne faut point abuser...
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MessageSujet: Re: Fauteurs de troubles dans un anneau de Saturne   Dim 24 Aoû - 14:28

Merci à toi Naos pour toutes ces précisions ! Que de belles images tu nous montres là ... à tombé par terre ! La dernière est super belle ! Merci encore Wink

Paul
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Naos
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MessageSujet: Re: Fauteurs de troubles dans un anneau de Saturne   Mar 26 Aoû - 21:17



Ce panneau aurait dû figurer en bonne place dans l'article initial. Il est composé de quatre images prises durant l'année 2005. Les bourgeons visibles à proximité directe de l'anneau F ont de bonnes chances d'être des objets dénommés provisoirement S/2005 S3 et S/2004 S6. Les scientifiques n'en sont cependant pas sûrs : ces objets lâches étant très facilement perturbés, il est difficile de savoir si l'on revoit les mêmes ou si on en repère de nouveaux. Si l'on en juge par les observations un tant soit peu probantes, il semble que S6 passe à travers l'anneau F à chacune de ses révolutions, ce qui passe évidemment comme une donnée incontournable pour expliquer les irrégularités de l'anneau.
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seb79
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MessageSujet: Re: Fauteurs de troubles dans un anneau de Saturne   Lun 8 Sep - 10:34

Si je peux compléter les dires de Naos, et pour revenir à l'idée que seules les planètes gazeuses possèdent des anneaux, je préciserais que cela n'a pas toujours été le cas puisque notre planète a connu dans sa jeunesse un éphémère système d'anneaux.

Suite à la violente collision entre la Terre et un objet de la taille de Mars, une partie de la matière éjectée se dispersa dans l'espace, une autre partie retomba sur Terre, le reste enfin resta quelques temps en orbite autour de nous, pour finalement se répartir et s'aplatir à la manière des anneaux de Saturne.

Mais comme l'a dit Naos, les anneaux sont la plupart du temps instables, et ceux de la Terre se sont très rapidement agglomérés (quelques années seulement) pour former notre satellite naturel, la Lune.
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MessageSujet: Re: Fauteurs de troubles dans un anneau de Saturne   Aujourd'hui à 20:51

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