De nouvelles recherches émergeant des orbites finales du vaisseau spatial Cassini de la NASA représentent un énorme pas en avant dans notre compréhension du système de Saturne, en particulier le mystérieux, région encore jamais explorée entre la planète et ses anneaux. Certaines idées reçues se révèlent fausses alors que de nouvelles questions se posent.

Six équipes de chercheurs publient leurs travaux le 5 octobre dans la revue Science , sur la base des conclusions de la Grande Finale de Cassini. C'est quand, alors que le vaisseau spatial manquait de carburant, l'équipe de la mission a dirigé Cassini de manière spectaculaire près de Saturne sur 22 orbites avant de la vaporiser délibérément dans un dernier plongeon dans l'atmosphère en septembre 2017.

Sachant que les jours de Cassini étaient comptés, son équipe de mission est allée chercher l'or. Le vaisseau spatial a volé là où il n'a jamais été conçu pour voler. Pour la première fois, il a sondé l'environnement magnétisé de Saturne, a volé à travers la glace, particules d'anneaux rocheux et renifla l'atmosphère dans le 1, 200 milles de large (2, écart de 000 kilomètres de large) entre les anneaux et le sommet des nuages. Non seulement la trajectoire de vol a poussé le vaisseau spatial à ses limites, les nouvelles découvertes illustrent à quel point les instruments étaient puissants et agiles.

De nombreux autres résultats scientifiques de la Grande Finale sont à venir, mais voici quelques-uns des faits saillants d'aujourd'hui :

• Des composés organiques complexes incrustés dans des nanograins d'eau tombent des anneaux de Saturne dans sa haute atmosphère. Les scientifiques ont vu de l'eau et des silicates, mais ils furent surpris de voir aussi du méthane, ammoniac, monoxyde de carbone, l'azote et le dioxyde de carbone. La composition des matières organiques est différente de celle trouvée sur la lune Encelade - et également différente de celle de la lune Titan, ce qui signifie qu'il existe au moins trois réservoirs distincts de molécules organiques dans le système de Saturne.
• Pour la première fois, Cassini a vu de près comment les anneaux interagissent avec la planète et a observé des particules et des gaz de l'anneau interne tombant directement dans l'atmosphère. Certaines particules prennent des charges électriques et spiralent le long des lignes de champ magnétique, tomber dans Saturne à des latitudes plus élevées, un phénomène connu sous le nom de « pluie annulaire ». Mais les scientifiques ont été surpris de voir que d'autres sont entraînés rapidement vers Saturne à l'équateur. Et tout cela tombe des anneaux plus rapidement que ne le pensaient les scientifiques - jusqu'à 22, 000 livres (10, 000 kilogrammes) de matière par seconde.
• Les scientifiques ont été surpris de voir à quoi ressemble le matériau dans l'espace entre les anneaux et l'atmosphère de Saturne. Ils savaient que les particules à travers les anneaux allaient de grandes à petites. Mais l'échantillonnage dans l'espace a montré la plupart du temps minuscule, particules de taille nanométrique, comme la fumée, suggérant qu'un processus encore inconnu broie des particules.
• Saturne et ses anneaux sont encore plus interconnectés que les scientifiques ne le pensaient. Cassini a révélé un système de courant électrique jusqu'alors inconnu qui relie les anneaux au sommet de l'atmosphère de Saturne.
• Les scientifiques ont découvert une nouvelle ceinture de radiations autour de Saturne, proche de la planète et composé de particules énergétiques. Ils ont découvert que bien que la ceinture croise en fait l'anneau le plus interne, l'anneau est si ténu qu'il n'empêche pas la formation de la ceinture.
• Contrairement à toutes les autres planètes avec un champ magnétique dans notre système solaire, Le champ magnétique de Saturne est presque complètement aligné avec son axe de rotation. Les nouvelles données montrent une inclinaison du champ magnétique inférieure à 0,0095 degrés. (Le champ magnétique terrestre est incliné de 11 degrés par rapport à son axe de rotation.) Selon tout ce que les scientifiques savent sur la façon dont les champs magnétiques planétaires sont générés, Saturne ne devrait pas en avoir. C'est un mystère que les physiciens s'efforceront de résoudre.
• Cassini a survolé les pôles magnétiques de Saturne, échantillonner directement les régions où les émissions radio sont générées. Les résultats ont plus que doublé le nombre de mesures directes de sources radio de la planète, l'un des rares endroits non terrestres où les scientifiques ont pu étudier un mécanisme de génération radio qui fonctionnerait dans tout l'univers.

Pour la mission Cassini, la science déployée à partir des orbites de la Grande Finale justifie amplement le risque calculé de plonger dans l'espace en effleurant la haute atmosphère et en longeant le bord des anneaux intérieurs, a déclaré Linda Spilker, scientifique du projet Cassini.

"Presque tout ce qui se passait dans cette région s'est avéré être une surprise, " dit Spilker. " C'était l'importance d'y aller, pour explorer un endroit où nous n'étions jamais allés auparavant. Et l'expédition a vraiment porté ses fruits :les données sont extrêmement excitantes."

L'analyse des données Cassini des instruments du vaisseau spatial se poursuivra pendant des années, aider à brosser un tableau plus clair de Saturne.

"Beaucoup de mystères demeurent, alors que nous assemblons les pièces du puzzle, " a déclaré Spilker. " Les résultats des orbites finales de Cassini se sont avérés plus intéressants que nous n'aurions pu l'imaginer. "

Les articles publiés dans Science sommes:

"Interactions chimiques entre l'atmosphère de Saturne et ses anneaux, " par J.Hunter Waite, et.al.

"La poussière de l'anneau en D tombant dans l'ionosphère équatoriale et la haute atmosphère de Saturne, " by Donald Mitchell, et.al.

"In-situ collection of dust grains falling from Saturn's rings into its atmosphere, " by Hsiang-Wen Hsu, et.al.

"A radiation belt of energetic protons located between Saturn and its rings, " by Elias Roussos, Peter Kollmann, et.al.

"Saturn's magnetic field revealed by the Cassini Grand Finale, " by Michele Dougherty, et.al.

"The low frequency source of Saturn's Kilometric Radiation (SKR), " by Laurent Lamy, et.al.

On Oct. 4, comme le Science publication embargo lifts, articles describing research complementary to these findings will post online in Lettres de recherche géophysique (GRL), a journal of the American Geophysical Union (AGU).