De nouvelles recherches de la NASA confirment que Saturne perd ses anneaux emblématiques au taux maximum estimé à partir des observations de Voyager 1 et 2 faites il y a des décennies. Les anneaux sont attirés vers Saturne par gravité sous la forme d'une pluie poussiéreuse de particules de glace sous l'influence du champ magnétique de Saturne.

"Nous estimons que cette 'pluie annulaire' draine une quantité de produits d'eau qui pourrait remplir une piscine de taille olympique des anneaux de Saturne en une demi-heure, " a déclaré James O'Donoghue du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. « De cela seul, tout le système d'anneaux aura disparu dans 300 millions d'années, mais ajoutez à cela le matériau annulaire mesuré par le vaisseau spatial Cassini et détecté tombant dans l'équateur de Saturne, et les anneaux ont moins de 100 millions d'années à vivre. C'est relativement court, par rapport à l'âge de Saturne de plus de 4 milliards d'années." O'Donoghue est l'auteur principal d'une étude sur la pluie annulaire de Saturne apparaissant dans Icare 17 décembre.

Les scientifiques se demandent depuis longtemps si Saturne s'est formée avec les anneaux ou si la planète les a acquis plus tard dans la vie. La nouvelle recherche privilégie ce dernier scénario, indiquant qu'ils sont peu susceptibles d'avoir plus de 100 millions d'années, car il faudrait autant de temps pour que l'anneau C devienne ce qu'il est aujourd'hui en supposant qu'il était autrefois aussi dense que l'anneau B. "Nous avons la chance d'être là pour voir le système d'anneaux de Saturne, qui semble être au milieu de sa vie. Cependant, si les anneaux sont temporaires, peut-être avons-nous simplement manqué de voir les systèmes d'anneaux géants de Jupiter, Uranus et Neptune, qui n'ont aujourd'hui que de fines boucles!", a ajouté O'Donoghue.

Diverses théories ont été proposées pour l'origine de l'anneau. Si la planète les a reçus plus tard dans la vie, les anneaux auraient pu se former lorsqu'ils étaient petits, des lunes glacées en orbite autour de Saturne sont entrées en collision, peut-être parce que leurs orbites ont été perturbées par un remorqueur gravitationnel d'un astéroïde ou d'une comète qui passait.

Les premiers indices de l'existence de la pluie annulaire sont venus des observations de Voyager sur des phénomènes apparemment sans rapport :des variations particulières dans la haute atmosphère chargée électriquement de Saturne (ionosphère), variations de densité dans les anneaux de Saturne, et un trio de bandes sombres étroites encerclant la planète aux latitudes moyennes nord. Ces bandes sombres sont apparues sur des images de la haute atmosphère brumeuse de Saturne (stratosphère) réalisées par la mission Voyager 2 de la NASA en 1981.

En 1986, Jack Connerney de la NASA Goddard a publié un article en Lettres de recherche géophysique qui reliait ces bandes sombres étroites à la forme de l'énorme champ magnétique de Saturne, proposant que des particules de glace chargées électriquement des anneaux de Saturne coulaient le long de lignes de champ magnétique invisibles, déversant de l'eau dans la haute atmosphère de Saturne où ces lignes ont émergé de la planète. L'afflux d'eau des anneaux, apparaissant à des latitudes spécifiques, emporté la brume stratosphérique, le faisant apparaître sombre dans la lumière réfléchie, produisant les bandes sombres étroites capturées dans les images Voyager.

Les anneaux de Saturne sont pour la plupart des morceaux de glace d'eau dont la taille varie de grains de poussière microscopiques à des rochers de plusieurs mètres (mètres) de diamètre. Les particules de l'anneau sont prises dans un équilibre entre l'attraction de la gravité de Saturne, qui veut les ramener sur la planète, et leur vitesse orbitale, qui veut les projeter dans l'espace. De minuscules particules peuvent être chargées électriquement par la lumière ultraviolette du Soleil ou par les nuages ​​​​de plasma émanant du bombardement de micrométéoroïdes des anneaux. Quand cela arrive, les particules peuvent ressentir l'attraction du champ magnétique de Saturne, qui se courbe vers l'intérieur vers la planète aux anneaux de Saturne. Dans certaines parties des anneaux, une fois chargé, l'équilibre des forces sur ces minuscules particules change radicalement, et la gravité de Saturne les attire le long des lignes de champ magnétique dans la haute atmosphère.

Une fois là, les particules de l'anneau de glace se vaporisent et l'eau peut réagir chimiquement avec l'ionosphère de Saturne. L'un des résultats de ces réactions est une augmentation de la durée de vie des particules chargées électriquement appelées ions H3+, qui sont constitués de trois protons et de deux électrons. Lorsqu'il est alimenté par la lumière du soleil, les ions H3+ brillent dans la lumière infrarouge, qui a été observé par l'équipe d'O'Donoghue à l'aide d'instruments spéciaux attachés au télescope Keck à Mauna Kea, Hawaii.

Leurs observations ont révélé des bandes lumineuses dans les hémisphères nord et sud de Saturne, où les lignes de champ magnétique qui coupent le plan de l'anneau pénètrent dans la planète. Ils ont analysé la lumière pour déterminer la quantité de pluie provenant de l'anneau et ses effets sur l'ionosphère de Saturne. Ils ont constaté que la quantité de pluie correspond remarquablement bien aux valeurs étonnamment élevées dérivées plus de trois décennies plus tôt par Connerney et ses collègues, une région du sud en recevant la majeure partie.

L'équipe a également découvert une bande rougeoyante à une latitude plus élevée dans l'hémisphère sud. C'est là que le champ magnétique de Saturne croise l'orbite d'Encelade, une lune géologiquement active qui projette des geysers de glace d'eau dans l'espace, indiquant que certaines de ces particules pleuvent également sur Saturne. "Ce n'était pas une surprise totale, " a déclaré Connerney. " Nous avons identifié Encelade et l'anneau en E comme une abondante source d'eau, basé sur une autre bande sombre étroite dans cette vieille image Voyager." Les geysers, observé pour la première fois par les instruments Cassini en 2005, On pense qu'ils proviennent d'un océan d'eau liquide sous la surface gelée de la minuscule lune. Son activité géologique et son océan d'eau font d'Encelade l'un des endroits les plus prometteurs pour rechercher une vie extraterrestre.

L'équipe aimerait voir comment la pluie annulaire change avec les saisons sur Saturne. Alors que la planète progresse sur son orbite de 29,4 ans, les anneaux sont exposés au Soleil à des degrés divers. Puisque la lumière ultraviolette du Soleil charge les grains de glace et les fait réagir au champ magnétique de Saturne, une exposition variable au soleil devrait modifier la quantité de pluie annulaire.