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Le secret a été caché à la vue de tous pendant quarante ans. Mais il a fallu la perspicacité d’un astronome expérimenté pour tout régler en un an, en utilisant les observations de Saturne du télescope spatial Hubble de la NASA et de la sonde Cassini à la retraite, en plus des engins spatiaux Voyager 1 et 2 et de la mission d’exploration International Ultraviolet à la retraite. . La découverte : Le système d’anneaux massifs de Saturne réchauffe la haute atmosphère de la planète géante.
Ce phénomène n’a jamais été observé dans le système solaire auparavant. C’est une interaction inattendue entre Saturne et ses anneaux qui pourrait potentiellement aider à prédire si les planètes autour d’autres étoiles ont également de glorieux systèmes d’anneaux de type Saturne. La preuve en est un excès de rayonnement ultraviolet, considéré comme une raie spectrale d’hydrogène chaud dans l’atmosphère de Saturne. L’excès de rayonnement signifie que quelque chose contamine et réchauffe la haute atmosphère de l’extérieur.
L’explication la plus probable est que les particules d’anneaux glacés tombant sur l’atmosphère de Saturne provoquent ce réchauffement. Cela pourrait être dû à l’impact de micrométéorites, à un bombardement de particules de vent solaire, à un rayonnement ultraviolet solaire ou à des forces électromagnétiques ramassant de la poussière chargée électriquement. Tout cela se passe sous l’influence du champ gravitationnel de Saturne qui attire les particules vers la planète. Lorsque la sonde Cassini de la NASA a plongé dans l’atmosphère de Saturne à la fin de sa mission en 2017, elle a mesuré les constituants atmosphériques et confirmé que de nombreuses particules tombent des anneaux.
“Bien que la désintégration lente des anneaux soit connue, son influence sur l’hydrogène atomique de la planète est une surprise. Grâce à la sonde Cassini, nous connaissions déjà l’influence des anneaux. Cependant, nous ne savions rien de la teneur en hydrogène atomique”, a déclaré Lotfi Ben-Jaffel de l’Institut d’astrophysique de Paris et du Laboratoire lunaire et planétaire de l’Université d’Arizona, auteur d’un article publié le 30 mars dans le Planetary Science Journal.
“Tout est entraîné par des particules annulaires qui tombent en cascade dans l’atmosphère à des latitudes spécifiques. Elles modifient la haute atmosphère, changeant sa composition”, a déclaré Ben-Jaffel. “Et puis vous avez aussi des processus de collision avec des gaz atmosphériques qui chauffent probablement l’atmosphère à une altitude spécifique.”
La conclusion de Ben-Jaffel a nécessité la fusion d’observations ultraviolettes (UV) archivées de quatre missions spatiales qui ont étudié Saturne. Il s’agit notamment des observations des deux sondes Voyager de la NASA qui ont survolé Saturne dans les années 1980 et mesuré son excès d’UV. À l’époque, les astronomes ont rejeté les mesures comme du bruit dans les détecteurs. La mission Cassini, arrivée sur Saturne en 2004, a également collecté des données UV sur l’atmosphère (sur plusieurs années). Des données supplémentaires sont venues de Hubble et de l’International Ultraviolet Explorer, qui a été lancé en 1978 et était une collaboration internationale entre la NASA, l’ESA (Agence spatiale européenne) et le Science and Engineering Research Council du Royaume-Uni.
Mais la question restait de savoir si toutes les données pouvaient être illusoires, ou au contraire refléter un phénomène réel sur Saturne.
La clé pour résoudre l’énigme réside dans la décision de Ben-Jaffel d’utiliser les mesures du spectrographe imageur du télescope spatial Hubble (STIS). Les observations précises de Saturne ont été utilisées pour calibrer les données d’archives des quatre autres missions spatiales qui ont examiné Saturne. Il a comparé les observations UV STIS de Saturne à la distribution lumineuse de plusieurs missions et instruments spatiaux.
“Une fois que tout a été calibré, nous avons clairement vu que les spectres de toutes les missions sont cohérents. Cela a été possible parce que nous avons le même point de référence, de Hubble, sur le taux de transfert d’énergie de l’atmosphère mesuré sur des décennies”, a déclaré Ben – Jaffé. “Cela m’a vraiment surpris. J’ai simplement rassemblé les différentes données de distribution de la lumière, puis j’ai réalisé, wow – c’est la même chose.”
Quatre décennies de données UV couvrent plusieurs cycles solaires et aident les astronomes à étudier les effets saisonniers du soleil sur Saturne. En rassemblant et en calibrant toutes les différentes données, Ben-Jaffel a découvert qu’il n’y a pas de différence dans le niveau de rayonnement UV. “A tout moment, à n’importe quel endroit de la planète, nous pouvons surveiller le niveau de rayonnement UV”, a-t-il déclaré. Cela indique que la “pluie glaciale” constante des anneaux de Saturne est la meilleure explication.
“Nous ne sommes qu’au début de cet effet de caractérisation des anneaux sur la haute atmosphère d’une planète. À terme, nous voulons une approche globale qui produise une véritable signature sur les atmosphères des mondes lointains. L’un des objectifs de cette recherche est de voir comment nous sommes capable de l’appliquer aux planètes en orbite autour d’autres étoiles. Appelez cela la recherche des “anneaux exo”.
Le télescope spatial Hubble est un projet de coopération internationale entre la NASA et l’ESA. Le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, exploite le télescope. Le Space Telescope Science Institute (STScI) de Baltimore dirige les activités scientifiques du télescope Hubble. STScI est administré pour la NASA par l’Association des universités pour la recherche en astronomie à Washington DC
Bron : Nasa
