Saturne éclipse le Soleil, vu par le vaisseau spatial Cassini. Crédit :NASA
Saturne fait peut-être un peu de shimmy et de torsion électromagnétiques, ce qui a contrecarré les tentatives des scientifiques pour déterminer combien de temps il faut à la planète pour tourner sur son axe, selon une nouvelle étude.
Découvrir la durée d'une journée sur n'importe quelle planète semble être une tâche simple :trouver une caractéristique sur la planète et la chronométrer pendant qu'elle tourne une fois. Ou, si c'est une géante gazeuse comme Jupiter, qui n'a pas de caractéristiques de surface solide, les scientifiques peuvent écouter les modulations périodiques de l'intensité des signaux radio créés dans le champ magnétique tournant de la planète.
Et puis il y a Saturne, qui pendant des décennies a défié les tentatives pour déterminer sa période de rotation exacte. Maintenant, une nouvelle étude dans l'AGU Journal de recherche géophysique :La physique spatiale a peut-être enfin dévoilé l'astuce de la géante gazeuse pour cacher sa rotation, et fournir la clé pour abandonner son secret.
La nouvelle recherche montre comment les changements saisonniers sur Saturne peuvent dérouter les tentatives des scientifiques pour calculer sa période de rotation exacte.
La période de rotation d'une planète est l'un des faits fondamentaux d'une planète, avec sa taille, composition, période orbitale et d'autres faits qui non seulement décrivent une planète mais aident à expliquer son comportement, l'histoire et fournit même des indices sur sa formation.
Cie Saturne
Saturne n'émet que des motifs radio à basse fréquence qui sont bloqués par l'atmosphère terrestre, rendent difficile l'étude de la rotation de Saturne depuis la surface de la Terre. En revanche, Jupiter émet des motifs radio à des fréquences plus élevées qui ont permis aux radioastronomes de déterminer sa période de rotation avant le début de l'ère spatiale.
Ce n'est que lorsque des vaisseaux spatiaux ont été envoyés à Saturne que les scientifiques ont pu collecter des données sur sa rotation. Voyageurs 1 et 2 ont envoyé chez eux les premiers indices de la rotation de Saturne en 1980 et 1981. Ils ont détecté une modulation de l'intensité radio qui suggérait que la planète tournait une fois toutes les 10 heures et 40 minutes.
"C'était donc ce qu'on appelait la période de rotation, " a déclaré Duane Pontius du Birmingham-Southern College en Alabama et co-auteur de la nouvelle étude.
Lorsque la sonde Cassini est arrivée sur Saturne 23 ans plus tard pour étudier la planète pendant 13 ans, il a trouvé quelque chose d'étonnant.
« Vers 2004, nous avons vu que la période avait changé de 6 minutes, environ 1 %, " dit Ponce.
Un modèle analogique mécanique de ce qui pourrait se passer avec les hémisphères nord et sud de l'atmosphère de Saturne et du plasma magnétosphérique pour créer des signaux trompeurs sur la vitesse de rotation de la planète. Le «frein» est le ralentissement du plasma à mesure qu'il s'éloigne de la planète, de la même manière, les bras d'un danseur en rotation se déplacent plus lentement lorsqu'ils sont tendus que lorsqu'ils sont tenus près du corps. Crédit :E. L. Brooks, et al, 2019, JGR :physique de l'espace
Mais comment une planète entière change-t-elle la vitesse de sa rotation en 20 ans ? C'est le genre de changement qui prend des centaines de millions d'années. Encore plus mystérieuse était la détection par Cassini de modèles électromagnétiques suggérant que la rotation de la planète était différente dans les hémisphères nord et sud.
"Pendant longtemps, J'ai supposé qu'il y avait quelque chose qui n'allait pas avec l'interprétation des données, " se rappela Ponce. " Ce n'est tout simplement pas possible. "
Les saisons de Saturne
Pour savoir ce qui se passait réellement, Ponce et ses co-auteurs ont commencé par examiner en quoi Saturne est différent de son frère le plus proche, Jupiter.
"Qu'est-ce que Saturne a qui manque à Jupiter, à côté des anneaux évidents ?" demanda Ponce. La réponse :les saisons. L'axe de Saturne est incliné d'environ 27 degrés, similaire à l'inclinaison de 23 degrés de la Terre. Jupiter n'a pratiquement aucune inclinaison, seulement 3 degrés.
L'inclinaison signifie que les hémisphères nord et sud de Saturne reçoivent différentes quantités de rayonnement du Soleil selon la saison. Les différentes doses de lumière ultraviolette affectent les atomes dépouillés, appelés plasma, à la périphérie de l'atmosphère de Saturne.
Selon le modèle proposé par Ponce et ses collègues, les variations d'UV de l'été à l'hiver dans les différents hémisphères affectent le plasma de sorte qu'il crée plus ou moins de traînée aux altitudes où il rencontre l'atmosphère gazeuse de la planète.
Cette différence de traînée ralentit l'atmosphère, c'est ce qui définit la période vue dans les signaux radio.
Changer le plasma de façon saisonnière, et vous changez la période des émissions radio, c'est ce que l'on voit sur Saturne.
Le nouveau modèle fournit une solution au casse-tête des périodes de rotation changeantes impossibles de Saturne. Il montre également que les périodes observées ne sont pas la période de rotation du noyau de Saturne, qui reste non mesuré.
Pontius a présenté le modèle plus tôt cette année lors d'une réunion de scientifiques de Saturne et a déclaré qu'il avait été bien reçu. Il espère maintenant que d'autres chercheurs franchiront la prochaine étape pour affiner le modèle en explorant son adéquation avec les 13 années de données de Saturne collectées par Cassini.
Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), une communauté de blogs sur les sciences de la Terre et de l'espace, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.
