Les anneaux de Saturne nous disent que son cœur est gros

Il est toujours difficile d’imager comment des scientifiques parviennent à étudier ce qui se trouve à l’intérieur de planètes éloignées. Ça l’est encore plus lorsque cette prouesse est réalisée en regardant ses anneaux. C’est pourtant ce qu’on fait une équipe de chercheurs américains qui publient leur résultat dans Nature Astronomy. Ils affirment que le noyau de Saturne est très différent de ce que disaient les théories précédentes et basent leurs conclusions sur les oscillations de ses célèbres anneaux.

La méthode habituelle pour percer une planète à jour est d’observer son champ gravitationnel, l’idéal étant d’avoir un vaisseau en orbite autour. Ce vaisseau est alors très légèrement perturbé par les forces qui s’exercent depuis la planète, ce qui peut révéler à quoi ressemble le noyau au milieu.

Cassini perturbée par les anneaux

La sonde Cassini est restée treize ans dans les environs de Saturne et de ses satellites. Elle a eu l’occasion de tester ces perturbations et a permis de conclure que le noyau était compact et métallique, avec une enveloppe d’hydrogène et d’hélium. Cependant, les auteurs ajoutent quelque chose dans l’équation : les perturbations causées par les anneaux. Et ça change tout ! Ils arrivent, eux, à la conclusion que le noyau est en réalité très diffus, sans réelles frontières, et qu’il occupe jusqu’à 60 % rayon de la planète. Il s’agirait d’un mélange inconsistant d’hydrogène, d’hélium et de quelques éléments métalliques lourds.

Les chercheurs racontent : « Pour Jupiter, la sonde Juno avait émis la possibilité de l’existence d’un noyau diffus, pas bien délimité. Avec Cassini, nous avions l’opportunité unique d’étudier si c’était le cas aussi pour Saturne en s’intéressant à ses anneaux. » En effet, il existe des ondes de gravité au sein des anneaux, qui ont elles aussi été mesurées par la sonde. En prenant en compte ces perturbations dans leurs calculs, les chercheurs ont finalement conclu qu’un noyau plus diffus et plus grand paraissait plus vraisemblable. «Les modèles avec un noyau homogène central ne sont pas à exclure totalement, nuancent les auteurs, mais le nôtre semble plus plausible.»

Cassini-Huygens survolant Encelade, vue d'artiste.

Source : Flickr/CC/Kevin Gill

Cela dit, il y a un problème avec ce modèle, c’est qu’il met en doute la théorie sur la formation des géantes gazeuses. La plupart des modèles de formation tablent sur une accrétion rapide autour d’un noyau métallique lourd. Or, ici il faudrait trouver une autre solution. Les auteurs établissent quelques hypothèses, notamment celle selon laquelle le noyau s’est érodé au fur et à mesure, et s’est mélangé avec l’eau et les silicates. Mais même avec ça, il reste difficile d’imaginer comment le résultat final pourrait être un noyau qui mesure plus de la moitié du rayon de la planète. La même énigme se pose à propos de Jupiter. « Des modèles plus complexes peuvent être nécessaires pour expliquer les structures internes des géantes de gaz, afin d’avoir un tableau plus complet », concluent les auteurs.

Malheureusement, aucune mission n’est prévue vers Saturne dans un avenir proche pour tenter d’en savoir plus. Il y a bien Dragonfly mais elle vise uniquement son satellite Titan. En revanche, la sonde JUICE doit bientôt s’envoler en direction de Jupiter pour peut-être lever une partie du mystère.