Beaucoup rêvent de ce qu'ils feraient s'ils avaient une machine à remonter le temps. Certains voyageraient 100 millions d'années en arrière, quand les dinosaures parcouraient la Terre. Pas beaucoup, bien que, penserait à prendre un télescope avec eux, et si, l'ayant fait, observer Saturne et ses anneaux.

Que notre astronome voyageant dans le temps soit capable d'observer les anneaux de Saturne est discutable. Avoir les bagues, sous une forme ou une autre, existait depuis les débuts du système solaire, Il y a 4,6 milliards d'années, ou sont-ils un ajout plus récent? Les anneaux se sont-ils même formés lorsque l'astéroïde Chicxulub a anéanti les dinosaures ?

Je suis un scientifique de l'espace passionné par l'enseignement de la physique et de l'astronomie, et les anneaux de Saturne m'ont toujours fasciné car ils racontent comment les yeux de l'humanité se sont ouverts aux merveilles de notre système solaire et du cosmos.

Notre vision de Saturne évolue

Lorsque Galilée a observé pour la première fois Saturne à travers son télescope en 1610, il jouissait encore de la gloire de découvrir les quatre lunes de Jupiter. Mais Saturne l'a rendu perplexe. Regardant la planète à travers son télescope, il lui a d'abord semblé être une planète avec deux très grosses lunes, puis comme une planète solitaire, puis à nouveau à travers son nouveau télescope, en 1616, comme une planète avec des bras ou des poignées.

Quatre décennies plus tard, Giovanni Cassini a d'abord suggéré que Saturne était une planète aux anneaux, et ce que Galilée avait vu étaient des vues différentes des anneaux de Saturne. En raison des 27 degrés d'inclinaison de l'axe de rotation de Saturne par rapport au plan de son orbite, les anneaux semblent s'incliner vers et loin de la Terre avec le cycle de 29 ans de la révolution de Saturne autour du Soleil, donnant à l'humanité une vision toujours changeante des anneaux.

Mais de quoi étaient faites les bagues ? S'agissait-il de disques solides comme certains l'ont suggéré ? Ou étaient-ils constitués de particules plus petites ? Comme plus de structure est devenue apparente dans les anneaux, au fur et à mesure que des lacunes ont été trouvées, et comme le mouvement des anneaux autour de Saturne a été observé, les astronomes ont réalisé que les anneaux n'étaient pas solides, et étaient peut-être constitués d'un grand nombre de lunes, ou de petites lunes. À la fois, les estimations de l'épaisseur des anneaux sont allées des 300 milles de Sir William Herschel en 1789, à l'estimation beaucoup plus précise d'Audouin Dollfus de moins de deux milles en 1966.

La compréhension des anneaux par les astronomes a radicalement changé avec les missions Pioneer 11 et Voyager jumelles vers Saturne. La désormais célèbre photographie des anneaux du Voyager, rétroéclairé par le soleil, montra pour la première fois que ce qui apparaissait comme le vaste A, Les anneaux B et C comprenaient en fait des millions de petites boucles.

La mission Cassini vers Saturne, ayant passé plus d'une décennie en orbite autour du géant aux anneaux, a donné aux planétologues des vues encore plus spectaculaires et surprenantes. Le magnifique système d'anneaux de Saturne mesure entre 10 mètres et un kilomètre d'épaisseur. La masse combinée de ses particules, qui sont à 99,8 % de glace et dont la plupart mesurent moins d'un mètre, est d'environ 16 quadrillions de tonnes, moins de 0,02% de la masse de la Lune terrestre, et moins de la moitié de la masse de Mimas, la lune de Saturne. Cela a conduit certains scientifiques à spéculer si les anneaux sont le résultat de l'éclatement de l'une des lunes de Saturne ou de la capture et de l'éclatement d'une comète égarée.

Les anneaux dynamiques

Au cours des quatre siècles qui ont suivi l'invention du télescope, des anneaux ont également été découverts autour de Jupiter, Uranus et Neptune, les planètes géantes de notre système solaire. La raison pour laquelle les planètes géantes sont ornées d'anneaux et la Terre et les autres planètes rocheuses ne le sont pas a d'abord été proposée par Eduard Roche, un astronome français en 1849.

Une lune et sa planète sont toujours dans une danse gravitationnelle. La lune de la Terre, en tirant sur les côtés opposés de la Terre, provoque les marées océaniques. Les forces de marée affectent également les lunes planétaires. Si une lune s'aventure trop près d'une planète, ces forces peuvent surmonter la "colle" gravitationnelle qui maintient la lune ensemble et la déchirer. Cela provoque la rupture de la lune et sa propagation le long de son orbite d'origine, formant un anneau.

La limite de Roche, la distance minimale de sécurité pour une orbite lunaire, est d'environ 2,5 fois le rayon de la planète à partir du centre de la planète. Pour l'énorme Saturne, c'est une distance de 87, 000 kilomètres au-dessus de ses sommets nuageux et correspond à l'emplacement de l'anneau extérieur F de Saturne. Pour la Terre, cette distance est inférieure à 10, 000 kilomètres au-dessus de sa surface. Un astéroïde ou une comète devrait s'aventurer très près de la Terre pour être déchiré par les forces de marée et former un anneau autour de la Terre. Notre propre Lune est un 380 très sûr, 000 kilomètres de distance.

La minceur des anneaux planétaires est causée par leur nature en constante évolution. Une particule annulaire dont l'orbite est inclinée par rapport au reste de l'anneau finira par entrer en collision avec d'autres particules annulaires. Ce faisant, il perdra de l'énergie et s'installera dans le plan de l'anneau. Sur des millions d'années, toutes ces particules errantes tombent ou s'alignent, ne laissant que le système d'anneaux très mince que les gens observent aujourd'hui.

Au cours de la dernière année de sa mission, le vaisseau spatial Cassini a plongé à plusieurs reprises dans le 7, 000 kilomètres d'écart entre les nuages ​​de Saturne et ses anneaux intérieurs. Ces observations sans précédent ont rendu un fait très clair :les anneaux changent constamment. Les particules individuelles dans les anneaux sont continuellement bousculées les unes par les autres. Les particules annulaires pleuvent régulièrement sur Saturne.

Le berger lunes Pan, Daphnis, Atlas, Pandore et Prométhée, mesurant entre huit et 130 kilomètres de diamètre, littéralement guider les particules de l'anneau, en les gardant dans leurs orbites actuelles. Ondes de densité, causé par le mouvement des lunes de berger dans les anneaux, bousculer et remodeler les anneaux. De petites lunes se forment à partir de particules annulaires qui fusionnent. Tout cela indique que les anneaux sont éphémères. Chaque seconde, jusqu'à 40 tonnes de glace provenant des anneaux pleuvent sur l'atmosphère de Saturne. Cela signifie que les anneaux peuvent ne durer que plusieurs dizaines à plusieurs centaines de millions d'années.

Un astronome voyageant dans le temps aurait-il pu voir les anneaux il y a 100 millions d'années ? Un indicateur de l'âge des anneaux est leur caractère poussiéreux. Les objets exposés à la poussière qui imprègne notre système solaire pendant de longues périodes deviennent plus poussiéreux et plus sombres.

Les anneaux de Saturne sont extrêmement brillants et sans poussière, semblant indiquer qu'ils se sont formés il y a de 10 à 100 millions d'années, si la compréhension des astronomes sur la façon dont les particules glacées accumulent la poussière est correcte. Une chose est sûre. Les anneaux que notre astronaute voyageant dans le temps aurait vus auraient été très différents de ce qu'ils sont aujourd'hui.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.