CI 071207 Satellites Saturne - CEA-Irfu

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Le 7 novembre 2007
Des satellites de Saturne nous renseignent
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sur la formation des planètes et des anneaux
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Les anneaux de Saturne constituent l’une des régions les plus étonnantes du
Système Solaire. Au cours des étés 2006 et 2007, les caméras de la sonde
américaine CASSINI ont révélé que deux satellites de Saturne, Pan et Atlas,
étaient ceinturés à l’équateur d’importants « bourrelets » donnant à ces lunes la
forme d’une soucoupe volante. Une équipe d’astrophysiciens du laboratoire AIM
1
(CEA, Université Paris Diderot, CNRS), de l’Université de Cornell (Etats-Unis) et
du Space Science Institute (Etats-Unis) a réussi à modéliser l’assemblage de ces
bourrelets à l’aide de simulations numériques. Ces résultats permettent d’en
savoir plus sur l’histoire des anneaux de Saturne et sur les processus
fondamentaux à l’œuvre au moment de la formation du système solaire. Ils sont
publiés dans la revue Science du 7 décembre 2007.
Les « bourrelets » de Pan et d’Atlas sont proprement gigantesques. Ils ont en effet
plusieurs kilomètres d’épaisseur, alors que Pan et Atlas ne font que 30 kilomètres de
diamètre environ. Si l’on transpose ces excroissances à l’échelle de la Terre, c’est
comme si notre plus haute montagne s’élevait à 1000 kilomètres d’altitude et entourait
l’intégralité de notre équateur.
Une équipe d’astrophysiciens du laboratoire AIM (CEA, Université Paris Diderot,
CNRS), de l’Université de Cornell (Etats-Unis) et du Space Science Institute (Etats-
Unis) a réussi à modéliser la formation de ces bourrelets à l’aide de simulations
numériques réalisées sur des calculateurs du CEA. « Nos simulations ont révélé qu’en
un temps très court (quelques années) les particules de glaces des anneaux de
Saturne s’empilent à l’équateur des satellites et reproduisent fidèlement l’organisation
des excroissances observées, explique Sébastien Charnoz (AIM- Université Paris
Diderot). Ainsi, il semblerait que les excroissances sont constituées de particules
issues des anneaux, qui s’empilent à la surface des satellites existants dès la formation
des anneaux. La preuve en est que le renflement équatorial d’Atlas est constitué d’un
matériau très lisse, donc jeune, alors que le pôle est rugueux, cratérisé et donc
beaucoup plus vieux ».
Ainsi Pan et Atlas se sont-ils formés en deux phases : ils n’étaient à l’origine que de
simples satellites plus ou moins sphériques, orbitant au sein des anneaux primitifs de
Saturne. Leur gravité a ensuite attiré le matériau environnant, tombé en pluie sur les
zones équatoriales, pour former finalement les grands disques aujourd’hui fossilisés à
leur équateur.
…/…
1
Laboratoire d’astrophysique des interactions multi-échelle

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La modélisation révèle également que des corps de grande taille (d’un diamètre de
l’ordre du kilomètre) étaient déjà présents au sein des anneaux au moment même de
leur formation. Ils renforcent donc la suspicion, encore non prouvée, que les anneaux
de Saturne sont le résultat de la fragmentation d’un corps de grande taille dont Pan et
Atlas pourraient être les deux plus gros fragments. « Si l’on compare la taille de Pan et
Atlas aux tailles connues des particules des anneaux de Saturne, on obtient une
courbe particulière, qui rappelle fortement le résultat d’un processus de fragmentation,
poursuit Sébastien Charnoz. Cette conclusion ne constitue pas une preuve définitive
mais elle renforce la théorie de la formation des anneaux suite à une fragmentation,
déjà proposée dans les années 1970. » Cette théorie est toujours considérée comme
l’une des plus prometteuses, bien que l’origine des anneaux de Saturne soit toujours
un mystère.
Les anneaux de Saturne apparaissent donc comme un véritable système solaire en
miniature, dont l’évolution a été stoppée par les effets de marées de l’immense planète.
Cette fossilisation nous aide donc à comprendre les processus fondamentaux à
l’œuvre au moment de la formation du système solaire.
Gauche : Vue d’artiste : Atlas orbitant devant Saturne © ANIMEA, Droite : Photo CASSINI d’Atlas.
Remarquer le fort renflement équatorial donnant à Atlas sont apparence de « soucoupe volante » ©
JPL/NASA/SSI
Le satellite Pan photographié par Cassini (été 2006) au milieu de la division d’Encke. Le satellite
« dépasse » littéralement au dessus et en dessous des anneaux car il fait environ 35 kilomètres de
diamètre alors que les anneaux de Saturne ne font que 10 mètres d’épaisseur environ. © JPL/NASA/SSI
Ce communiqué a été diffusé à la presse le 3 décembre 2007 .