Les anneaux de Saturne sont comme un sismomètre qui révèle le noyau de la planète

Les anneaux de glace de Saturne ne sont pas seulement des merveilles esthétiques. L’un d’eux enregistre également une belle bande-son planétaire.

L’intérieur de la planète, caché sous un linceul composé principalement d’hydrogène gazeux, convulse. Cela provoque des changements dans le champ de gravité local, qui attire les particules dans l’anneau C expansif de Saturne et les fait danser. Ces caracoles idiosyncratiques peuvent prendre la forme d’ondes en spirale, et des ensembles distincts d’ondes révèlent les caractéristiques des caractéristiques particulières de l’intérieur de Saturne.

En d’autres termes, Saturne est un orchestre. Différentes notes apparaissent sur l’anneau C, comme celles des partitions. Les scientifiques peuvent lire ces notes, entendre la musique et identifier les instruments et les musiciens qui se produisent, le tout sans jamais voir l’orchestre lui-même.

En utilisant les données de la mission Cassini qui s’est terminée en 2017, les scientifiques ont écouté et déconstruit une variété de symphonies dans l’anneau C de Saturne au fil des ans. Aujourd’hui, deux chercheurs du California Institute of Technology – Christopher Mankovich, un scientifique planétaire, et Jim Fuller, un astrophysicien théoricien – ont décodé suffisamment de cette musique pour entendre les sons de l’une des caractéristiques les plus déroutantes de Saturne : son noyau.

Selon leur article, publié lundi dans la revue Nature Astronomy, le noyau est colossal : il représente 60 % du rayon de la planète et représente 55 fois la masse de la Terre. Et contrairement à l’amas solide ordonné de matière métallique, rocheuse ou glacée que l’on trouve dans d’autres mondes, le noyau de Saturne est un amalgame pandémique de roches et de glaces assorties se mêlant à une forme métallique fluide d’hydrogène. Les résultats rapprochent les chercheurs de la compréhension de la naissance de Saturne – et d’autres mastodontes gazeux comme lui, y compris Jupiter.

“C’est une très belle histoire”, a déclaré Linda Spilker, scientifique du projet pour la mission Cassini au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, qui n’était pas impliquée dans les travaux.

Les viscères géologiques de la Terre, de la Lune et (plus récemment) de Mars ont été cartographiés avec des sismomètres, des instruments qui enregistrent les trajets des ondes sismiques se déplaçant à travers la planète et se comportant différemment lorsqu’elles traversent des couches mécaniquement différentes. Saturne, dépourvu de surface solide, rend ce genre de travail de détective impossible.

Les engins spatiaux en orbite peuvent cartographier approximativement la structure du gâteau de couche interne d’une planète gazeuse en détectant de subtils changements de gravité. Mais le noyau de Saturne a un effet si faible sur le champ gravitationnel de la planète que cette astuce ne peut pas être utilisée pour le visualiser avec précision.

Heureusement, le scintillement de l’anneau C de Saturne a dévoilé ce que les techniques traditionnelles ne peuvent pas. Au cours des trois dernières décennies, les scientifiques ont observé les étranges ondes spirales de l’anneau à travers les images des missions Voyager et Cassini. Et ils ont finalement pensé que ces spirales étaient causées par des oscillations gargantuesques au sein de Saturne.

“Ce ne sont que des tremblements de terre constants qui existent partout sur la planète”, a déclaré le Dr Mankovich.

C’est une technique connue sous le nom de « kronosismologie » : « kronos » étant le mot grec pour Saturne, et « seismo » se rapportant aux secousses. En 2019, il a été utilisé pour résoudre une autre énigme : combien de temps dure un jour sur Saturne ? (Environ 10 heures et demie terrestres.)

Le noyau de Saturne est maintenant illuminé. Les modèles plus anciens représentaient la planète comme s’il s’agissait d’un bonbon à mâchoires cosmique distinctement superposé. La kronosismologie a révélé la vérité désordonnée. Le noyau est composé non seulement de roche et de glace, mais également d’hydrogène métallique fluide, qui était auparavant supposé être une couche séparée. Il y a plus de roche et de glace en son centre et plus d’hydrogène métallique fluide sur ses bords extérieurs – mais, partout, tout est mélangé dans un cocktail chaotique. Parallèlement au changement transitoire de l’hydrogène fluide à l’hydrogène gazeux plus haut, cet article décrit Saturne comme une grosse boule floue.

Malgré le succès continu de la technique, les scientifiques ne savent toujours pas ce qui fait osciller le noyau et créer ces ondes en spirale dans l’anneau C. La Terre résonne comme une cloche lorsqu’elle est secouée par de puissants secousses tectoniques. « Mais Saturne est fluide, alors où sont les tremblements de terre ? » » a demandé Mark Marley, un scientifique planétaire à l’Université de l’Arizona et un pionnier de la kronosismologie qui n’a pas été impliqué dans le travail.

Les musiciens de l’orchestre sont peut-être enfin connus, mais la chasse au chef insaisissable se poursuit.