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Espace & Astronomie

Clap de fin pour la sonde Cassini

Vingt ans après avoir quitté la Terre, la sonde spatiale Cassini termine sa fructueuse carrière en s'abîmant, le 15 septembre, dans l’atmosphère de Saturne.

Émotion à l'heure de la disparition de la sonde Cassini : accompagnée du module Huygens, elle a en effet bouleversé nos connaissances sur la planète aux anneaux. Fruit d'une collaboration entre la Nasa, l’Agence spatiale européenne (Esa) et l’Agence spatiale italienne, elle a fourni des images d'un astre qui n'avait plus été visité depuis le passage des sondes Voyager dans les années 1980 et survolé Saturne et sa lune Titan durant deux « années saturniennes » (l'équivalent de 29 années terrestres). Les données collectées par ses 18 instruments scientifiques  (12 sur Cassini et 6 sur Huygens) ont été exploitées par des milliers de chercheurs dans plus de vingt pays et donné lieu, fin août 2017, à près de 4 000 publications, selon la Nasa. Passage en revue des principales découvertes de la mission Cassini-Huygens.

L’énigmatique hexagone polaire

Saturne est un énorme globe composé essentiellement de gaz : hydrogène et hélium. Son diamètre équivaut à environ neuf fois celui de notre Terre. Des vents violents agitent son atmosphère et les nuages se répartissent en bandes de teintes et de largeurs variées.

L'hexagone polaire de Saturne.© Nasa/Esa

Au pôle nord de la planète, un phénomène reste mal compris : la présence d'un grand hexagone, avec en son centre un tourbillon (au lieu de la zone sombre et circulaire du pôle sud). Cet hexagone a été découvert en 1981, mais n’a été longuement observé que par Cassini. Il a d'ailleurs changé de couleur en quelques années pour passer du bleuâtre au jaunâtre. De nombreuses modélisations seront encore nécessaires pour comprendre la formation et la dynamique de cette étrange structure.

Les anneaux détaillés

Observés comme des appendices accompagnant Saturne par Galilée, dès 1610, les anneaux de Saturne ont été identifiés comme tels par le Hollandais Christian Huygens en 1655.

Irrégularité dans les anneaux de Saturne au moment de l'équinoxe.© Nasa/Esa

Ces anneaux sont formés d’une multitude de petits satellites tournant dans le plan équatorial de Saturne. Ils s’étendent de 7 000 à 72 000 kilomètres au-dessus de Saturne et ont une épaisseur estimée à quelques dizaines ou centaines de mètres. Les dernières orbites de la sonde Cassini, se glissant entre les anneaux et le globe de la planète, permettront après dépouillement des données de connaître l’épaisseur des anneaux. Au moment des équinoxes, lorsque le Soleil éclaire le plan des anneaux, des différences de hauteur laissent à supposer l’existence de satellites inconnus.

Titan et sa géologie

Également découvert en 1655 par Christian Huygens, Titan est le plus gros satellite de Saturne, avec un diamètre de plus de 5 000 km. Malgré les observations des sondes Voyager en 1980 et 1981, Titan restait un corps très mystérieux. On ignorait à peu près tout des phénomènes qui pouvaient se dérouler sous son atmosphère opaque de teinte orangée. 

Le 14 janvier 2005, la sonde Huygens de l'Esa a fait sa descente à la surface de la lune brumeuse de Saturne, Titan. La photo prise par la sonde montre le sol de Titan. © Nasa-Jet propulsion Laboratory

L’exploration in situ par le module Huygens, puis la cartographie infra-rouge et radar de Cassini, ont révélé un monde complexe, composé de roche et de glace, avec une température moyenne de -180 °C. L’atmosphère, très dense, contient de l’azote et un peu de méthane, également présent sous sa forme liquide. Il pleut du méthane et ces pluies forment des rivières qui alimentent de grands lacs près des pôles.

À l’équateur se trouvent d’immenses champs de dunes et quelques cryovolcans, où la lave est remplacée par de l’eau et du méthane. La surface de Titan exhibe très peu de cratères de météorites, ce qui indique que des phénomènes d’érosion et de renouvellement de la surface sont encore à l’œuvre aujourd’hui.

La sonde européenne Huygens s’est posée en douceur sur le sol de Titan le 14 janvier 2005. Durant sa descente, elle a mesuré la composition de l’atmosphère et la vitesse des vents. Elle a aussi photographié des lits de rivières de méthane. Une fois posée, elle a envoyé une image détaillée du sol du satellite. Des galets de glace d’eau parsèment une plaine sans grand relief. Le sol est éclairé par le Soleil et l’intensité lumineuse au sol est environ mille fois plus faible qu’une journée ensoleillée sur Terre. Il s’agit là de la plus lointaine image du sol d’un corps céleste. Les seuls autres paysages connus sont ceux de Mars et de Vénus.

Les geysers d’Encelade

Geysers au pôle sud d'Encelade.© Nasa/Esa

Encelade est une surprise. Découvert en 1789 par l'astronome britannique William Herschel, ce petit satellite était jusque-là considéré comme un corps inerte et sans activité. Or Cassini a observé à sa surface des jets de matière semblables à des geysers, composés de minuscules particules de glace. Ces geysers créent une faible atmosphère temporaire au-dessus d’Encelade. Leur source a été identifiée en 2014 : un océan d’eau (liquide) s’étendant sous le sous-sol du satellite.

Une foule de satellites

Avant Cassini, une vingtaine de satellites seulement avaient été identifiés autour de Saturne. Aujourd’hui, près de 200 petits corps ont été aperçus au moins une fois et les orbites de 62 autres sont identifiées. La plupart de ces satellites circulent sur des orbites éloignées de Saturne et sont probablement des astéroïdes capturés.

Le satellite de Saturne, Japet.© Nasa/Esa

Les autres satellites tournent dans le plan des anneaux, y compris au milieu d'eux ou à leur périphérie, et se sont formés en même temps que Saturne. Certains d'entre eux reçoivent de la matière des anneaux. Avec son bourrelet équatorial, Atlas ressemble par exemple à une soucoupe volante. Quant à Japet, découvert en 1671 par Cassini, il possède une face claire, recouverte de glace, et une autre plus sombre. Une chaîne de montagnes, sur l’équateur, lui donne l’aspect d’une noix.

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