Pluie d'anneaux

Salut

Une pluie de particules de glace d’eau électriquement chargées tomberait sur Saturne depuis ses anneaux, emportées le long des lignes de champ magnétique.

Une pluie de minuscules particules de glace d’eau chargées tomberait sur Saturne depuis ses anneaux : c’est ce qu’ont montré James O’Donoghue et Tom Stallard, de l’Université de Leicester, au Royaume-Uni, et leurs collègues. De 30 à 43 pour cent de la surface de Saturne seraient touchés par cette « pluie d’anneaux », qui représenterait l’équivalent d’une piscine olympique par jour.

Les astrophysiciens ont observé la planète dans l’infrarouge proche avec le télescope de l’observatoire Keck, à Hawaï. Ils se sont plus particulièrement intéressés à l'émission de l’hydrogène triatomique (l’ion H3+), qui se produit à différentes longueurs d’ondes caractéristiques. Cette émission provient de l’ionosphère, la partie supérieure de l’atmosphère, dont les particules sont ionisées par le rayonnement solaire ou l'impact des rayons cosmiques. Les émissions d'origine plus profonde sont absorbées par le méthane des couches supérieures.

Les astrophysiciens ont détecté dans l'ionosphère de Saturne des bandes plus ou moins brillantes à des latitudes comprises entre 25 et 60 degrés, indiquant que l’ion H3+ y est plus ou moins abondant. Or les zones sombres correspondent aux régions où les lignes de champ magnétique qui traversent les régions denses des anneaux « rentrent » ou « sortent » de la planète. La rareté de l’ion H3+dans les zones sombres serait ainsi due à la présence de particules chargées provenant des anneaux. De taille inférieure au micromètre, ces particules auraient acquis leur charge de différentes façons, par exemple par photoionisation ou suite à la collision de micrométéorites avec les anneaux. Elles seraient ensuite éjectées des anneaux pour diverses raisons (énergie cinétique communiquée par la photoioniosation, collisions ou interactions électromagnétiques...), puis piégées par les forces magnétiques et emportées vers la planète en tournoyant autour des lignes de champ.

En rentrant dans l’ionosphère de Saturne, elles se combineraient aux ions H3+ pour former des espèces chimiques plus complexes, faisant disparaître ces ions. Ainsi, la pluie de particules reproduit l'image en négatif des anneaux sur les hémisphères Nord et Sud de la planète : quand une ligne de champ traverse l’un des sillons vides qui séparent deux anneaux, elle n’emporte que peu de particules et les zones de contact avec la planète restent brillantes ; à l’inverse, quand la ligne de champ traverse une zone dense de l’anneau, elle emporte assez de particules pour faire disparaître les ions H3+ de l’ionosphère, et la zone correspondante apparaît sombre dans l’infrarouge.

Un tel phénomène d’érosion magnétique des anneaux avait déjà été proposé pour expliquer d’autres observations, telle une densité d’électrons anormalement faible à certaines latitudes : ceux-ci seraient piégés par les particules de charge positive arrachées aux anneaux arrivant dans l’ionosphère de Saturne. Cette érosion magnétique pourrait aussi avoir contribué à sculpter les anneaux.

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