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Les entrailles de Saturne s'agitent
Les anneaux de Saturne vus par la sonde Cassini. Nasa
Avec ses anneaux massifs s'étendant sur 175 000 milles de diamètre, Saturne est une planète unique en son genre dans le système solaire. Il s'avère que son intérieur est également assez unique. Une nouvelle étude publié dans Nature Astronomy lundi suggère que la sixième planète à partir du soleil a un noyau flou qui s'agite.
C'est une trouvaille assez surprenante. L'image conventionnelle de la structure intérieure de Saturne ou de Jupiter est celle d'un noyau compact de matériau rocheux ou glacé, entouré d'une enveloppe d'hydrogène et d'hélium de plus faible densité, dit Christophe Mankovitch , scientifique planétaire à Caltech et co-auteur de la nouvelle étude, avec son collègue Jim Fuller .
Ce que Mankovich et Fuller ont entrevu est essentiellement une version floue de cette structure conventionnelle. Au lieu de voir une frontière nette séparant les roches et la glace plus lourdes des éléments plus légers, ils ont découvert que le noyau oscillait de sorte qu'il n'y avait pas de séparation unique et claire.
Ce noyau diffus s'étend sur environ 60 % du rayon de Saturne, un bond énorme par rapport aux 10 à 20 % du rayon d'une planète qu'occuperait un noyau traditionnel.
L'un des aspects les plus fous de l'étude est que les résultats ne proviennent pas de la mesure directe du noyau, ce que nous n'avons jamais pu faire. Au lieu de cela, Mankovich et Fuller se sont tournés vers les données sismographiques sur les anneaux de Saturne recueillies pour la première fois par la mission Cassini de la NASA, qui a exploré le système saturnien de 2004 à 2017.
Saturne sonne essentiellement comme une cloche à tout moment, dit Mankovich. Lorsque le noyau vacille, il crée des perturbations gravitationnelles qui affectent les anneaux environnants, créant des ondes subtiles qui peuvent être mesurées. Lorsque le noyau de la planète oscillait, Cassini a pu étudier l'anneau C de Saturne (le deuxième bloc d'anneaux de la planète) et mesurer le léger mais constant anneau gravitationnel causé par le noyau.
Mankovich et Fuller ont examiné les données et ont créé un modèle pour la structure de Saturne qui expliquerait ces ondes sismographiques - et le résultat est un intérieur flou. Cette étude est la seule preuve directe d'une structure centrale diffuse dans une planète fluide à ce jour, dit Mankovich.
Mankovich et Fuller pensent que la raison pour laquelle la structure fonctionne est que les roches et la glace près du centre de Saturne sont solubles dans l'hydrogène, permettant au noyau de se comporter comme un fluide plutôt que comme un solide. Leur modèle suggère que le noyau diffus de Saturne contient des roches et de la glace représentant plus de 17 fois la masse de la Terre entière, ce qui fait beaucoup de matière qui vacille.
Un noyau diffus pourrait avoir quelques implications importantes sur le fonctionnement de Saturne. Le plus important est qu'il stabiliserait une partie de l'intérieur contre la chaleur convective, qui autrement bouleverserait l'intérieur de Saturne avec des turbulences. En fait, cette influence stabilisatrice donne naissance aux ondes de gravité internes qui influencent les anneaux de Saturne. De plus, le noyau diffus expliquerait pourquoi les températures de surface de Saturne sont plus élevées que ce que suggèrent les modèles convectifs traditionnels.
Pourtant, Mankovich reconnaît que le modèle est limité à certains égards importants. Il ne peut pas expliquer ce que les scientifiques ont observé sur le champ magnétique de Saturne, qui est bizarre à bien des égards (par exemple, il présente une symétrie presque parfaite sur son axe, ce qui est assez inhabituel). Lui et Fuller espèrent que les futures enquêtes pourront contraindre plus étroitement l'intérieur et indiquer aux scientifiques comment le noyau de la planète pourrait affecter son champ magnétique.
Ils espèrent également que la mission Juno de la NASA pourrait révéler un noyau diffus similaire au sein de Jupiter. Cela contribuerait grandement à affirmer les soupçons selon lesquels lorsque des planètes géantes se forment, le processus crée naturellement des gradients de matière par opposition à des noyaux propres et solides. Quelques recherches utilisant des données gravimétriques collectées par Juno semble également soutenir cette idée .