Les anneaux brillants de Saturne sont peut-être assez jeunes

Les anneaux de Saturne dorent le joyau de notre système solaire, et leur brillance a aidé les astronomes à déterminer leur âge. Les données de la mission Cassini de la NASA ont montré à quelle vitesse la poussière a bombardé le système saturnien, révélant que pour que les anneaux soient restés aussi brillants et sans poussière qu'ils le sont, ils ne peuvent avoir que 400 millions d'années, bien plus jeunes que le planète elle-même.

L'âge des anneaux de Saturne "est une vieille question", a déclaré Sascha Kempf, auteur principal de la recherche et physicien à l'Université du Colorado à Boulder qui étudie la poussière cosmique. La fascination des astronomes pour ce problème "n'est pas tant liée à l'âge lui-même, ni même pas tant à Saturne", a-t-il déclaré. "C'est que cela nous fournit une autre pièce de puzzle sur la formation des planètes."

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Le Soleil et ses planètes se sont formés il y a environ 4,5 milliards d'années, et de nombreuses lunes des planètes, y compris la nôtre, ont suivi peu de temps après. Les astronomes pensaient initialement que les anneaux de Saturne se formaient au cours de cette première période dynamique, lorsque les grandes collisions étaient courantes. Cela semblerait être un résultat naturel, a déclaré Kempf. Les orbites et les compositions des anneaux soutiennent l'idée qu'ils sont anciens.

"Mais il y avait un sentiment de malaise à propos de tout cela", a ajouté Kempf. Depuis près de 200 ans, les scientifiques ont compris que les anneaux ne durent pas longtemps. Les collisions entre les particules glacées qui composent les anneaux de Saturne génèrent une "pluie annulaire" qui se déverse dans l'atmosphère de la planète.

Les mesures du taux de précipitations et de la masse totale des anneaux du vaisseau spatial Cassini de la NASA, qui a orbité autour de Saturne pendant 13 ans, ont suggéré que les anneaux devaient être beaucoup plus jeunes que la planète ; sinon, ils auraient déjà disparu.

Cassini a également révélé que les anneaux sont assez brillants, n'ayant accumulé qu'une petite quantité de poussière cosmique - de minuscules particules de silicate provenant des confins du système solaire ou au-delà.

Les particules de poussière circulent constamment. "Vous ne pouvez pas les éteindre", a déclaré Kempf. La majeure partie de la poussière saturnienne vient de l'intérieur - Encelade en produit beaucoup, tout comme les anneaux eux-mêmes. Mais cette "poussière" est principalement de la glace d'eau, alors que la poussière qui vient d'au-delà de Saturne contient plus de silicates, qui assombrissent les anneaux avec le temps comme la saleté sur la neige fraîche.

"C'était un vrai problème d'aiguille dans une botte de foin."

Parce que les anneaux ne contiennent pas beaucoup de poussière de silicate, ils n'ont probablement pas eu beaucoup de temps pour la collecter. Connaître la vitesse à laquelle la poussière pénètre dans le système saturnien est donc essentiel pour déterminer depuis combien de temps les anneaux existent.

L'analyseur de poussière cosmique de Cassini a fait exactement cela. En 13 ans, il a détecté plus de 2 millions de particules de poussière. L'équipe de recherche a analysé les trajectoires de chaque particule et n'a trouvé que 163 particules de poussière qui provenaient probablement d'au-delà de Saturne.

"C'était un vrai problème d'aiguille dans une botte de foin", a déclaré Kempf.

Considérant la petite surface des anneaux échantillonnés par Cassini, 163 particules de poussière sur 13 ans extrapolent à beaucoup de poussière se déplaçant à travers les anneaux. L'équipe a découvert qu'à ce rythme, les anneaux à peine poussiéreux n'existent probablement que depuis 100 à 400 millions d'années. Ces résultats ont été publiés dans Science Advances.

Même avant la nouvelle découverte, le scientifique planétaire Philip Nicholson de l'Université Cornell, qui n'était pas impliqué dans la recherche, avait été dans le camp des "jeunes anneaux". Le nouveau résultat s'appuie sur certaines de ses recherches précédentes de Cassini sur la masse et la poussière des anneaux.

"Bien que l'âge des anneaux de Saturne ait été vivement débattu pendant de nombreuses années, nous n'avons vraiment de bonnes données sur cette question que depuis la mission Cassini."

"Les récentes révélations sur Saturne nous ont certainement ouvert les yeux sur la possibilité que tous ces systèmes d'anneaux soient relativement jeunes."

Nicholson a ajouté que la nouvelle estimation de l'âge est également cohérente avec les recherches antérieures qui fixent l'âge de certaines des petites lunes de Saturne à 10-100 millions d'années.

Malgré l'accord avec les résultats passés, la formation d'un système d'anneaux "nécessiterait de briser un corps glacé de la taille du satellite Mimas - environ 200 kilomètres [125 miles] de rayon - ce qui n'est pas facile à organiser si tard dans l'histoire de l'énergie solaire. système », a averti Nicholson.

"Une personne prudente dirait probablement que l'affaire est toujours ouverte, malgré les efforts acharnés de nombreux groupes pour fournir les données clés permettant de le résoudre", a-t-il déclaré.

Saturne n'est pas le seul objet du système solaire à avoir des anneaux. Jupiter, Uranus, Neptune et plusieurs planètes naines les arborent tous. Les scientifiques manquent des informations détaillées sur ces systèmes que Cassini a fournies pour Saturne. Néanmoins, "les récentes révélations sur Saturne nous ont certainement ouvert les yeux sur la possibilité que tous ces systèmes d'anneaux soient relativement jeunes", a déclaré Nicholson.

—Kimberly MS Cartier (@AstroKimCartier), rédactrice

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