Le satellite Mimas, un chasse-neige pour les anneaux de Saturne
Publié par Adrien le 06/06/2019 à 08:00
Source: CNRS
Deuxième plus grosse planète du système solaire par sa masse et sa taille, Saturne est surtout connue pour les anneaux qui l'entourent. Ceux-ci sont séparés par une large bande, la division de Cassini dont la formation restait méconnue. Des chercheurs du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), de l'Observatoire de Paris (L'Observatoire de Paris est né du projet, en 1667, de créer un observatoire astronomique équipé de bons instruments permettant d'établir des cartes...) - PSL et de l'Université de Franche-Comté (L'université de Franche-Comté est une université française, dont le siège est à Besançon. Le nombre moyen d'étudiants au fil des années est de 20...) viennent de mettre en évidence que Mimas, un des satellites de Saturne, agissait comme un chasse-neige (Un chasse-neige est un engin destiné au déneigement, c'est-à-dire à débarrasser la voirie de la neige pour la rendre praticable aux autres véhicules.) à distance poussant les particules de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) constituant les anneaux. Ces résultats sont le fruit (En botanique, le fruit est l'organe végétal protégeant la graine. Caractéristique des Angiospermes, il succède à la fleur par transformation du pistil. La paroi de...), avec le soutien de l'International Space Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large. L'ensemble de...) Institute et du Cnes, de deux études publiées simultanément dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society en Juin 2019.


Il y a 10 millions d'années, le rapprochement des satellites de Saturne a provoqué l'ouverture de la division de Cassini. Dans 40 millions d'années, les satellites se seront suffisamment éloignés pour que celle-ci se referme. © Cassini (La mission Cassini-Huygens est une mission spatiale automatique réalisée en collaboration par le Jet Propulsion Laboratory (JPL), l'Agence spatiale européenne (ESA) et l'Agence spatiale italienne (ASI). Son objectif est l'étude de la...), Dante (DANTE (Delivery of Advanced Network Technology to Europe) est une organisation à but non lucratif établie à Cambridge en Angleterre en 1993 et dont la mission est de définir,...), Baillié et Noyelles

Les anneaux de Saturne (Les anneaux de Saturne sont les anneaux planétaires les plus importants du système solaire, situés autour de la géante gazeuse Saturne. Constitués d'innombrables particules de glace et de poussière dont la taille...) sont constitués de particules de glace qui tournent d'autant plus vite qu'elles sont proches de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre...). La division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par l'inverse du second. Si un nombre est non nul, la fonction "division par ce nombre" est la réciproque de la...) de Cassini est une large bande noire, située entre les deux anneaux les plus visibles de Saturne, dans laquelle la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à 4 °C...) de particules est largement plus faible qu'à l'intérieur des anneaux. Les chercheurs soupçonnaient un lien entre Mimas, un des satellites de Saturne et cette bande. En effet, il existe un endroit au bord interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une...) de la division où ces particules tournent précisément deux fois plus vite que Mimas. Cette configuration, appelée résonance (Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers des oscillations propres. Celles-ci se produisent à la fréquence propre du système. Si le système n'est pas...), a pour effet de repousser les blocs de glace pour créer un trou assez fin. Des scientifiques du CNRS, de l'Observatoire de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du...) - PSL et de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) de Franche-Comté viennent de montrer que Mimas aurait pu s'être rapproché de Saturne dans un passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée sur le présent. L'intuition du...) récent, faisant du satellite (Satellite peut faire référence à :) une sorte de chasse-neige à distance qui aurait élargi le trou initial pour lui donner la largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En géométrie plane, la largeur est la plus petite...) de 4500 km qu'on lui connaît aujourd'hui. Si Mimas se dirigeait au contraire vers l'extérieur de l'orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.), les particules regagneraient leur place, comme si le chasse neige (La neige est une forme de précipitation, constituée de glace cristallisée et agglomérée en flocons pouvant être...) reculait et arrêtait de pousser la neige, lui permettant de s'étaler à nouveau. A l'aide de simulations numériques, les chercheurs ont calculé que Mimas avait dû migrer vers l'intérieur sur 9000 km en quelques millions d'années pour ouvrir les 4500 km de large constituant actuellement la Division de Cassini.

Naturellement, les satellites, à l'image de la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la...), ont plutôt tendance à s'éloigner des planètes que de s'en rapprocher. Pour pouvoir migrer vers l'intérieur, le satellite (Satellite peut faire référence à :) doit pouvoir évacuer de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.), notamment en s'échauffant, ce qui devrait entrainer la fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules...) de ses glaces internes et la fragilisation de sa croûte externe. Or, l'état de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...) de Mimas, qui garde encore les stigmates d'impacts météoritiques relativement anciens, ne coïncide pas avec un tel scénario. La seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure d'angle...) hypothèse des chercheurs, qui reste à confirmer, est que la dissipation de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) s'est répartie entre Mimas et Encelade, un autre satellite de Saturne, par le biais d'une résonance orbitale (Une résonance orbitale, en astronomie, a lieu lorsque deux objets orbitant autour d'un troisième ont des périodes de révolution dont le rapport est une fraction entière simple. C'est un cas particulier...) et qu'elle aurait provoqué la création des océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a...) internes que la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela couvre à la...) Cassini a permis de détecter sous la surface de ces astres.

Aujourd'hui, Mimas a recommencé sa migration vers l'extérieur. D'après les calculs des chercheurs, la division de Cassini devrait mettre environ 40 millions d'années à se refermer. Grace à ces découvertes, les chercheurs pourraient considérer la présence de divisions dans des anneaux d'exoplanètes comme des indices que ces exoplanètes pourraient avoir des satellites dotés d'océans.

Bibliographie

Formation of the Cassini Division - I. Shaping the rings by Mimas inward migration
Kevin Baillié, Benoît Noyelles, Valéry Lainey, Sébastien Charnoz, Gabriel Tobie,Monthly Notices of the Royal Astronomical Society en Juin 2019.

Formation of the Cassini Division - II. Possible histories of Mimas and Enceladus
Benoît Noyelles, Kevin Baillié, Sébastien Charnoz, Valéry Lainey, Gabriel Tobie, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society en Juin 2019.
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