Pourquoi Saturne est-elle en train de basculer ?

Comment expliquer l’inclinaison de l’axe de rotation de Saturne ? Les satellites qui gravitent autour de la géante gazeuse seraient responsables de ce « basculement ». Le phénomène en cause serait principalement celui de la migration des lunes, et tout particulièrement de la plus imposante, Titan, ont détaillé des scientifiques au sein d’une étude publiée dans Nature Astronomy le 18 janvier 2021 et relayée par le CNRS.

On savait déjà que Titan s’éloigne bien plus vite de Saturne que prévu, ce qui laissait envisager que tout le système de satellites devait s’être trouvé plus proche de la planète qu’on le pensait. La nouvelle étude montre que ce phénomène d’éloignement, et cette vitesse de migration plus élevée qu’escomptée, agissent sur l’inclinaison de Saturne : comme le résume le CNRS, tandis que les satellites s’éloignent, Saturne s’incline.

Un précédent scénario remis en question

« L’obliquité d’une planète est l’inclinaison entre son équateur et son plan orbital. On s’attend à ce que les planètes géantes se forment avec des obliquités proches de zéro. Après la formation de Saturne, un mécanisme dynamique doit donc avoir incliné Saturne jusqu’à son obliquité actuelle de 26,7° », décrivent les scientifiques dans Nature Astronomy. Jusqu’à présent, on pensait que l’événement responsable de cette inclinaison s’était produit tôt dans l’histoire de la planète, il y a plus de 4 milliards d’années (Saturne est âgée de 4,5 milliards d’années). Les auteurs remettent ce scénario en question.

Transit des lunes Titan (la plus grosse en haut à droite) et Encelade, Dioné et Mimas (de gauche à droite, plus proches des anneaux).

Source : Flickr/CC/Nasa Hubble Space Telescope (photo recadrée)

Pour ces chercheurs, l’événement se serait produit plus récemment, il y a environ 1 milliard d’années. La lente migration des satellites saturniens aurait provoqué ce qu’on appelle un phénomène de résonance. Du fait de l’interaction avec l’orbite de la planète Neptune (la huitième planète du système solaire), l’axe de Saturne a progressivement basculé, jusqu’à l’inclinaison que l’on observe désormais.

L’inclinaison pourrait encore augmenter

Selon l’hypothèse envisagée précédemment, on pensait que l’axe de Saturne était désormais stable, puisque l’événement à l’origine de la bascule s’était produit tôt. Les nouveaux résultats incitent à revoir cette idée : pour les auteurs de l’étude, l’axe de Saturne est toujours en train de basculer et nous voyons une « étape transitoire de cette évolution », résume le CNRS. L’inclinaison de Saturne pourrait encore augmenter pendant les prochains milliards d’années.

Pour aller plus loin

À quelle vitesse les anneaux de Saturne tournent-ils ?

Les conclusions de l’étude ne s’arrêtent pas qu’à la compréhension de Saturne. Un tel scénario n’est probablement pas si unique dans l’espace : d’autres planètes pourraient connaître une évolution semblable. « Nos découvertes mettent en évidence un nouveau paradigme pour l’évolution de l’axe de rotation de Saturne, Jupiter et peut-être des exoplanètes géantes de multiples systèmes, en vertu duquel les obliquités ne sont pas établies une fois pour toutes mais évoluent continuellement en raison de la migration de leurs satellites », avancent les chercheurs.

Ils ont d’ailleurs déjà publié des résultats similaires au sujet de Jupiter : l’inclinaison de l’axe de la planète pourrait passer de 3° à plus de 30° dans les 5 prochains milliards d’années, du fait de la migration de ses principaux satellites et d’un phénomène de résonance avec Uranus.