Saturne est une planète inhabituelle à certains égards évidents, notamment son vaste système d’anneaux. Mais c’est aussi étrange à certains égards moins évidents : les anneaux semblent être beaucoup, beaucoup plus jeunes que la planète, et ils restent stables dans le plan de l’orbite de Saturne tandis que l’axe de rotation de la planète oscille de façon spectaculaire.
Une nouvelle étude de modélisation publiée dans l’édition d’hier de Science suggère que ces bizarreries ont la même explication. Il émet l’hypothèse que Saturne avait une lune supplémentaire qui a permis des interactions gravitationnelles qui expliquent la grande oscillation de la planète. Au cours de ces interactions, cependant, la lune est sortie de son orbite, s’est rapprochée de Saturne et a été détruite, créant le matériau de l’anneau. Bien que les modèles ne nous disent pas que c’est définitivement ce qui s’est passé, ils peuvent fournir des indications sur ce que nous devons rechercher pour déterminer la probabilité de ces événements.
Expliquer les bizarreries
Le système solaire a plus de 4 milliards d’années. Si nous devons supposer qu’il a toujours ressemblé à ce qu’il est actuellement, cela semblerait mettre l’accent sur la stabilité. Pourtant, le système de Saturne est très dynamique. La plus grande lune, Titan, s’éloigne de la planète ; des geysers sur un autre, Encelade, alimentent en matériau un anneau ; de petites lunes se condensent à partir des matériaux d’autres anneaux. Il y a donc des raisons de penser que Saturne n’a pas toujours ressemblé à ce qu’elle est actuellement.
L’une des choses qui n’a probablement pas été stable, ce sont les anneaux. Les scientifiques ont estimé leur âge à environ 100 millions d’années, sur la base des interactions avec les lunes voisines et des changements de couleur qui s’accumulent au fil du temps dans un environnement à fort rayonnement. Bien qu’il y ait un certain désaccord concernant le chiffre de 100 millions d’années, expliquer leur présence à ce stade de l’histoire du système solaire reste un défi.
Non contente de ce défi, l’équipe à l’origine du nouveau travail a lancé une seconde : la grande oscillation de rotation de Saturne, où son axe de rotation est à plus de 25° d’être parfaitement vertical par rapport au plan de l’orbite de Saturne. C’est trop gros pour avoir été produit lors de la formation de la planète.
Dans ce cas, nous avons quelques idées sur la façon dont cela pourrait se produire plus tard dans l’histoire de la planète. Saturne peut entrer dans ce qu’on appelle une « résonance orbitale » avec Neptune. Normalement, les interactions gravitationnelles entre les planètes s’étalent sur des millions d’années. Mais dans une résonance, les périodes orbitales s’alignent de sorte que des configurations spécifiques de corps apparaissent à plusieurs reprises. Dans ce cas, certaines interactions gravitationnelles peuvent finir par se renforcer plutôt que de s’étaler, provoquant des effets qui s’accumulent avec le temps. Dans le cas de Saturne et de Neptune, une résonance pourrait potentiellement influencer l’orientation des pôles de Saturne.
Bien que les calculs fonctionnent, nous n’en savons pas assez sur certains détails du système de Saturne pour déterminer s’il a réellement une résonance avec Neptune. Mais grâce à des décennies de données du vaisseau spatial Cassini, nous avons maintenant les données dont nous avons besoin pour réduire les incertitudes.