Une équipe de chercheurs a relancé le débat sur l'âge des anneaux de Saturne avec une étude qui date les anneaux comme étant les plus susceptibles de s'être formés au début du système solaire.

Dans un article publié aujourd'hui dans Astronomie de la nature et présenté à la réunion conjointe EPSC-DPS 2019 à Genève, les auteurs suggèrent que les processus qui éjectent préférentiellement des matières poussiéreuses et organiques hors des anneaux de Saturne pourraient rendre les anneaux beaucoup plus jeunes qu'ils ne le sont réellement.

La plongée de Cassini à travers les anneaux lors de la grande finale de la mission en 2017 a fourni des données qui ont été interprétées comme la preuve que les anneaux de Saturne se sont formés il y a quelques dizaines de millions d'années, à l'époque où les dinosaures parcouraient la Terre. Les mesures de gravité prises pendant la plongée ont donné une estimation plus précise de la masse des anneaux, qui sont constitués de plus de 95 pour cent de glace d'eau et moins de 5 pour cent de roches, matières organiques et métaux. L'estimation de la masse a ensuite été utilisée pour déterminer combien de temps la glace vierge des anneaux devrait être exposée à la poussière et aux micrométéorites pour atteindre le niveau d'autres "polluants" que nous voyons aujourd'hui.

Pour beaucoup, cela a résolu le mystère de l'âge des anneaux. Cependant, Aurélien Crida, auteur principal de la nouvelle étude, estime que le débat n'est pas encore clos.

"Nous ne pouvons pas mesurer directement l'âge des anneaux de Saturne comme les anneaux sur une souche d'arbre, nous devons donc déduire leur âge d'autres propriétés comme la masse et la composition chimique. Des études récentes ont émis l'hypothèse que le flux de poussière est constant, la masse des anneaux est constante, et que les anneaux retiennent toutes les matières polluantes qu'ils reçoivent. Cependant, il y a encore beaucoup d'incertitude sur tous ces points et, pris avec d'autres résultats de la mission Cassini, nous pensons qu'il existe de solides arguments selon lesquels les anneaux sont beaucoup, beaucoup plus vieux, " a déclaré le Dr Crida, de l'Observatoire de la Côte d'Azur, CNRS.

Crida et ses collègues soutiennent que la masse mesurée lors de la finale de la mission Cassini est en très bon accord avec les modèles d'évolution dynamique des anneaux massifs remontant au système solaire primordial.

Les anneaux sont constitués de particules et de blocs dont la taille varie du mètre au micromètre. Les interactions visqueuses entre les blocs provoquent l'étalement des anneaux et l'entraînement de la matière comme une bande transporteuse. Cela conduit à une perte de masse à partir du bord le plus interne, où les particules tombent dans la planète, et du bord extérieur, où le matériau traverse la frontière extérieure dans une région où les lunes et les satellites commencent à se former.

Les anneaux plus massifs se propagent plus rapidement et perdent de la masse plus rapidement. Les modèles montrent que quelle que soit la masse initiale des anneaux, les anneaux ont tendance à converger vers une masse mesurée par Cassini après environ 4 milliards d'années, correspondant à l'échelle de temps de la formation du système solaire.

"D'après notre compréhension actuelle de la viscosité des anneaux, la masse mesurée lors de la Grande Finale Cassini serait le produit naturel de plusieurs milliards d'années d'évolution, ce qui est séduisant. Certes, rien n'interdit aux anneaux d'avoir été formés très récemment avec cette masse précise et d'avoir à peine évolué depuis. Cependant, ce serait une coïncidence, " a déclaré le Dr Crida.

Le co-auteur Hsiang-Wen Hsu faisait partie d'une équipe qui a annoncé les résultats en octobre 2018 de l'analyseur de poussière cosmique de Cassini, qui montrait que 600 kilogrammes de grains de silicate tombaient des anneaux sur Saturne chaque seconde. D'autres études utilisant les données du spectromètre de masse ionique et neutre de Cassini ont montré la présence de molécules organiques dans la haute atmosphère de Saturne qui dériveraient des anneaux.

Dr Hsu, du Laboratoire de physique spatiale et atmosphérique de Boulder, Colorado, a déclaré:"Ces résultats suggèrent que les anneaux se "nettoient" eux-mêmes des polluants. La nature de ce processus potentiel de nettoyage des anneaux est encore mystérieuse. Cependant, notre étude montre que l'âge d'exposition n'est pas forcément lié à l'âge de formation, ainsi les anneaux peuvent sembler artificiellement jeunes."