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Les astronomes ont longtemps supposé que les anneaux distinctifs de Saturne se sont formés à peu près au même moment que la planète il y a environ 4,5 milliards d’années, dans les premiers jours de notre système solaire. Cette hypothèse a été sérieusement remise en question par une analyse en 2019 des données recueillies par le vaisseau spatial Cassini de la NASA, suggérant que les anneaux se sont formés il y a seulement 10 à 100 millions d’années – un simple clin d’œil sur des échelles de temps cosmiques. Maintenant, une nouvelle analyse des données sur la quantité de poussière accumulée sur les anneaux confirme cette découverte controversée, selon un nouvel article publié dans la revue Science Advances.
« D’une certaine manière, nous avons résolu une question qui a commencé avec James Clerk Maxwell », a déclaré le co-auteur Sascha Kempf, astronome à l’Université du Colorado à Boulder. En 1610, Galileo Galilei a été le premier à observer les anneaux. , bien que son télescope était trop rudimentaire pour les identifier comme de véritables anneaux. Il les a décrits comme des « oreilles de Saturne » car ils ressemblaient à deux planètes plus petites de chaque côté de Saturne. Galilée a été perplexe lorsque les « oreilles » ont disparu en 1612 au passage de la Terre. à travers le plan de l’anneau, encore plus lorsqu’ils sont redevenus visibles l’année suivante.
Christopher Wren soupçonnait que Saturne avait un anneau en 1657, bien que Christiaan Huygens l’ait battu à la publication, suggérant que l’anneau était détaché de la planète dans son traité de 1659 Système Saturnium, qui a également noté sa découverte de la lune de Saturne, Titan. Robert Hooke a remarqué des ombres sur les anneaux. En 1675, Giovanni Cassini avait compris que l’anneau était une série d’anneaux plus petits avec des espaces entre eux. Plus d’un siècle plus tard, Pierre-Simon Laplace démontrera mathématiquement que tout anneau solide serait instable. Maxwell a déterminé que « l’anneau » devait être constitué de nombreuses petites particules, toutes en orbite indépendante autour de Saturne, confirmées par des observations en 1859. Nous savons maintenant que ces particules sont presque entièrement constituées de glace d’eau.
L’ère spatiale a permis d’envoyer des sondes pour explorer notre système solaire, et Pioneer 11, Voyager 1 et Voyager 2 ont tous renvoyé des images de plus en plus détaillées de la planète aux anneaux. Puis en 1997, la NASA a lancé l’orbiteur Cassini, une coentreprise avec l’Agence spatiale européenne pour sonder Saturne, ses lunes et son système d’anneaux. Cassini a passé 13 ans en orbite autour de la géante gazeuse à faire exactement cela, offrant des images époustouflantes d’une résolution sans précédent, ainsi qu’une multitude d’informations scientifiques, y compris des preuves que la soi-disant « pluie annulaire » tombant sur la planète pourrait faire disparaître progressivement les anneaux. en moins de 100 millions d’années.
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Parmi les instruments à bord de Cassini se trouvait l’analyseur de poussière cosmique, dont les données ont montré que les anneaux sont lentement mais régulièrement pollués par un mélange de poussière rocheuse et d’autres composés organiques, provenant principalement de micrométéoroïdes de la ceinture de Kuiper. « Pensez aux anneaux comme au tapis de votre maison », a déclaré Kempf. « Si vous avez un tapis propre, vous n’avez qu’à attendre. La poussière se déposera sur votre tapis. Il en est de même pour les bagues. C’est pertinent car un argument pour un jeune âge est que la glace d’eau dans les anneaux de Saturne est remarquablement brillante et pure pour des structures supposées avoir 4,5 milliards d’années. Les couches de poussière accumulées auraient dû les assombrir beaucoup plus.
Lors de sa spectaculaire « Grande Finale » en 2017, Cassini a effectué 22 plongées entre Saturne et ses anneaux, permettant aux scientifiques de déterminer la masse des deux avant que le vaisseau spatial ne plonge vers sa mort ardente dans l’atmosphère de la géante gazeuse. Luciano Iell de l’Université La Sapienza de Rome et ses co-auteurs se sont appuyés sur ces données de Cassini pour leur article de 2019, car elles leur ont permis de déterminer la quantité de suie sur les anneaux, la vitesse à laquelle elle tombe et l’âge de la poussière. . Ils ont conclu que les anneaux n’avaient pas plus de 100 millions d’années, émergeant à une époque où les dinosaures parcouraient encore la Terre – un détail saisissant qui a fait la une des journaux et a aidé la notion à s’imposer dans l’imaginaire populaire. Ils ont également découvert que l’anneau B de Saturne était suffisamment massif pour diluer la poussière qui s’y infiltrait, ce qui expliquerait la relative pureté des particules glacées.
Ces résultats ont été accueillis avec scepticisme par certains, compte tenu des nombreuses incertitudes. Parmi les sceptiques se trouvait Aurélien Crida, un scientifique planétaire à l’Observatoire de la Côte d’Azur, qui a publié une réfutation à Iell et al. plus tard cette année-là dans Nature Astronomy. Pour expliquer l’absence d’accumulation de poussière sur les anneaux, Crida a suggéré qu’une sorte de « laveur » planétaire enlevait préférentiellement la poussière des anneaux via la pluie annulaire. Les données de Cassini ont montré que cette pluie ne contenait que 24 % de glace, par rapport aux anneaux eux-mêmes, qui sont à 95 % de glace. Crida a trouvé un candidat possible pour ce mécanisme d’épuration dans un article de 2017 du groupe de Kempf (publié dans le même numéro spécial de Science), notant la présence de nanograins fusionnant à partir des anneaux principaux se jetant dans Saturne.