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Saturne et ses anneaux pris en photo par la sonde Cassini en mars 2016
© NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

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La sonde Cassini va se faufiler entre Saturne et ses anneaux

Après treize années en orbite autour de Saturne, la sonde Cassini va entamer cette semaine son «Grand Finale». Elle passera à plusieurs reprises entre la planète et ses anneaux, une manoeuvre encore jamais réalisée

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Cela faisait treize ans qu’elle gravitait autour de Saturne. Mais pour la sonde Cassini, voici venu le moment du grand saut avant le plongeon final. Samedi 22 avril, après un 126ème et ultime survol à 979 kilomètres d’altitude de la lune Titan, l’engin spatial de la NASA, de l’ESA et de l’ASI (l'agence spatiale italienne) va infléchir sa course pour venir occuper une orbite qui le fera traverser quatre jours plus tard une région particulièrement mal connue du système solaire: celle séparant Saturne de ses célèbres anneaux. Ce premier passage sera suivi de 21 autres à chaque fois que le vaisseau reviendra à son point de départ, réalisant en environ six jours un tour complet de l’astre géant. Ce ballet cosmique sera le cadre de la toute dernière aventure de la mission Cassini: celle-ci s’achèvera, le 15 septembre, par une descente et une désintégration dans la haute atmosphère de Saturne.

La campagne qui débute durera à peine 146 jours, mais elle est très attendue par les astronomes. C’est que, rappelle le responsable du directoire des missions scientifiques de la NASA, le Suisse Thomas Zurbuchen : «Jamais un vaisseau spatial ne s’est aventuré dans cette zone ». Large de 2400 kilomètres, celle-ci contiendraient des micrométéorites qui, lancées à pleine vitesse, seraient susceptibles d’endommager la sonde. «De fait, la décision de cette exploration a été prise uniquement parce que la sonde était condamnée», explique Nicolas Altobelli, responsable de la mission scientifique de Cassini pour l’ESA.

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Bientôt à court de carburant, celle-ci pourrait, si elle devait être livrée à elle-même, finir par rencontrer l’un ou l’autre des satellites de Saturne. Or, plusieurs de ces lunes telles Encelade et Titan sont considérées comme susceptibles, sinon d’abriter de la vie, du moins de présenter des conditions propices à son émergence. D’où le choix de mettre fin à la mission en précipitant l’engin dans la planète géante plutôt que de risquer une contamination de ces lunes par les microbes terrestres que le vaisseau, lancé en 1997, emporte encore sûrement à son bord. Il finira donc broyé dans l'atmosphère de Saturne sous l’effet de formidables pressions.

La manœuvre est d’autant plus pertinente qu’elle offrira une remarquable opportunité d’apporter des réponses à quelques-unes des grandes questions demeurées en suspens. Notamment, en ce qui concerne l’origine des objets les plus emblématiques du système de Saturne: les anneaux. Constituées d’une multitude de «particules» de glaces d’une taille comprise entre le millimètre et le décamètre, ces étonnantes structures concentriques seraient faites à 99 % d’eau, même si certains astronomes contestent ce chiffre, et avancent l’idée qu’elles cachent, des quantités importantes de silicate, de fer ou de molécules organiques.

Collision entre deux lunes

Comment sont-elles apparues? L’un des objectifs est de tenter de le déterminer par le résultat d’une «pesée». En effet, certains anneaux n’ont toujours pas livré leurs secrets. Trop dense pour être sondé en vue d’en connaitre la teneur en matériaux, la région «B» reste, par exemple, impénétrable. Or, connaître la masse totale des anneaux permettrait de trancher entre les divers scénarios relatifs à leur genèse. «Actuellement, les astronomes imaginent qu’ils sont soit très anciens et massifs, soit jeunes et légers», résume Sébastien Charnoz, professeur à l’Institut de Physique du Globe de Paris.

«Dans la première hypothèse, ils seraient constitués des glaces d’un ancien satellite ou d’un objet de la ceinture de Kuiper qui, détruit par des effets de marées, voici 4.5 milliards d’années, aurait vu son noyau rocheux tomber dans Saturne ou être éjecté vers l’extérieur du système solaire. La seconde théorie proposée envisage qu’ils soient le produit d’une collision survenue entre deux lunes, il y a cent millions d’années». En mesurant très précisément la trajectoire suivie par la sonde lors de ses vingt-deux passages, les chercheurs espèrent en déduire le champ de gravité produit par les anneaux et, de là, en évaluer la masse.

Fluctuantes journées saturniennes

La même méthode sera employée pour en savoir un peu plus sur Saturne, elle-même. En effet, indique Thierry Fouchet, professeur à l’Observatoire de Paris: «Cassini va survoler, à de multiples reprises ses pôles, à 40 000 kilomètres d’altitude, et son équateur, à seulement quelques milliers de kilomètres». Cela permettra de réaliser des images inédites. Mais aussi de cartographier avec précision le champ de gravité de la planète en vue d’en déduire la taille de son éventuel noyau ou afin de déterminer si les structures en «bandes» et «ceintures» visibles à sa surface se développent en grande profondeur. Lors de ses multiples «traversées», l’engin spatial apportera également de précieux renseignements sur la haute atmosphère de Saturne qui, pour la première fois, sera analysée in situ.

«Enfin, la «Grande Finale» de Cassini pourrait contribuer à expliquer pourquoi Saturne est la seule planète du Système solaire à posséder un champ magnétique aligné avec son axe de rotation», estime Philippe Zarka de l’Observatoire de Paris. Ce mystérieux phénomène est probablement à l’origine de la difficulté qu’ont les astronomes à préciser la durée des journées saturniennes dont les longueurs fluctuent dans leurs enregistrements de plus ou moins 1 h 45. En mesurant avec une meilleure précision le champ magnétique de Saturne et son rayonnement radio, la sonde Cassini pourrait, là encore, apporter des réponses…


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La semaine passée, la NASA a suscité la curiosité avec des révélations sur des processus océaniques et gazeux ayant peut-être lieu sur Encelade, l'une des lunes de Saturne. Analyse en trois questions: Du gaz sur une lune de Saturne? La vaporeuse annonce de la NASA

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