Saturne est reconnaissable au premier coup d'œil grâce à ses anneaux majestueux. Elle n’est pas la seule à en posséder, mais les siens sont uniques dans notre Système solaire !

Saturne, une gigantesque boule de gaz

Saturne est la 6ᵉ planète en partant du Soleil, située à 1,4 milliard de km de notre étoile. Elle est aussi la 2ᵉ plus grosse planète du Système solaire, après Jupiter. Sa taille et sa composition lui valent le nom de géante gazeuse”. Géante, parce qu’on pourrait faire rentrer 770 planètes Terres dans son volume. Et gazeuse, car Saturne est constituée de gaz, principalement de l'hydrogène et de l’hélium. Elle ne possède pas de surface solide. Sa densité est la plus faible des planètes du Système solaire, 8 fois inférieure à celle de la Terre. Elle est beaucoup plus volumineuse qu’elle n’est massive ou lourde. Si on la plaçait au milieu d’une immense piscine, elle flotterait !

Plongeons tout droit vers Saturne : il faut d’abord traverser les monstrueuses tempêtes et orages de son atmosphère, 1 000 fois plus puissants que sur Terre. Ici, les vents soufflent à 1 800 km/h. Certaines de ces tempêtes sont si grandes qu’elles sont visibles au télescope depuis la Terre. C’est le cas de la « Grande tâche blanche », une gigantesque tempête qui se produit chaque année saturnienne - soit tous les 29 ans terrestres. Cet ouragan peut dépasser les 15 000 km de diamètre (par comparaison, le diamètre de la Terre est de 12 800 km). Une dizaine d’éclairs y éclatent chaque seconde.

Ensuite, se trouve l’épais manteau gazeux de Saturne, composé d'hydrogène principalement, et d’hélium. Et plus l’on s’enfonce vers son cœur, plus la pression et la température augmentent. Les gaz se compriment de plus en plus, jusqu’à devenir liquides. On parle ainsi d’hydrogène et d’hélium métalliques, car dans cet état ils prennent les propriétés du métal. Au centre enfin, se trouve le noyau, solide. C’est une sphère de fer et de nickel de la taille de 2 Terres, dont la température avoisine les 11 700°C. 

Du fait de l’inclinaison de son axe de rotation à 27°, Saturne possède des saisons de 7 années chacune. Elles sont beaucoup plus longues que sur Terre, car la planète met plus de 29 ans à faire sa révolution. Saturne réalise un tour sur elle-même en seulement 10 h 33 min. Cette vitesse de rotation est à l’origine de sa forme oblongue, c’est-à-dire aplatie au niveau des pôles. Contrairement à ce que l’on peut penser, Saturne n’est pas tout à fait ronde !

L’entourage de Saturne

Au sein de notre Système solaire, les anneaux de Saturne sont uniques. Même si les planètes géantes possèdent toutes un cortège d’anneaux, ceux de Saturne sont impressionnants car plus visibles, gigantesques et mystérieux. 

Les représentations, en dessin ou dans les films, les montrent comme des disques vinyles tournant autour de la planète. Pourtant, ils ne sont ni solides, ni continus. Ils sont composés de milliards de grains de glace d’eau, allant d’1 cm à plusieurs mètres. Ensemble, ils forment des anneaux de quelques dizaines de mètres d’épaisseur par endroit, soit aussi fins qu’un cheveu à l’échelle de Saturne. Ils tournent tous dans le même sens, et sur un même plan, celui de l’équateur. 

Les anneaux principaux s’étirent sur 400 000 km de part et d’autre de la planète. Ils sont au nombre de 7, nommés de A à G suivant l’ordre de leur découverte. D’autres anneaux, encore plus grands, sont situés à plusieurs millions de km autour de la planète. Ils sont moins observables, car plus diffus, moins fournis en morceaux de glace. Les anneaux sont plus ou moins séparés les uns des autres, par ce que l’on appelle des divisions.

Mais pourquoi Saturne est-elle la seule à posséder de tels anneaux ? D’après les scientifiques, ils pourraient être issus des restes d’un astéroïde ou d’un satellite naturel, qui se serait disloqué en s’approchant de Saturne. Ou alors ce sont des morceaux de la nébuleuse, une sorte de soupe de matière qui existait à la naissance du Système solaire. 

• Saturne et ses lunes

Les anneaux ne sont pas seuls autour de Saturne, ils cohabitent avec près de 150 lunes. Grande, petite, claire, foncée, brillante, cabossée…, il en existe de toutes les tailles et de toutes les formes. Les lunes les plus massives sont situées à l’extérieur des anneaux, mais certaines se trouvent entre eux, au niveau des divisions. Elles sont appelées satellites « bergers » ou « gardiens » car elles stabilisent les anneaux et les gardent en place, en repoussant leurs bords par leur influence gravitationnelle. C’est le cas notamment de Pandore, Prométhée ou Atlas.

Mais la lune la plus remarquable reste certainement Titan : elle représente à elle seule 96% de toute la masse (lunes et anneaux) en orbite autour de Saturne. C’est la seule du Système solaire à posséder une atmosphère dense riche en azote. À l’image de la Terre, sur laquelle des saisons et un climat sont définis par le cycle de l’eau, Titan est façonné par des cycles de méthane. Ce liquide dessine des paysages, notamment des lacs, une mer, et d’autres réseaux fluviaux. 

Autre satellite intéressant : Encelade, qui pourrait réunir les ingrédients de la vie à savoir de la matière organique, de la chaleur et de l’eau liquide. Les astronomes ont en effet observé la présence de geysers en activité provenant d’un immense océan sous sa surface glacée. L’agence spatiale européenne (ESA), notamment, projette d’aller visiter cet astre vers 2050. 

La lune Mimas quant à elle surprend par sa surface jonchée de cratères d’impact. L’un d’eux, baptisé Herschel, fait 130 km de diamètre, ce qui représente un trou énorme pour un astre d’un rayon de 200 km. D’ailleurs, le choc à l’origine du cratère a manqué de peu de rayer Mimas de la carte du Système solaire ! L’impact était si puissant qu’il a fracturé la lune jusqu’au point opposé au cratère. Son physique atypique vous aura peut-être fait penser à un vaisseau très connu : l’étoile noire de Star Wars ! 

En route vers Saturne !

Saturne, observable de puis la Terre, est scrutée depuis des siècles. Mais depuis une vingtaine d’années, nous avons réussi à l’approcher, de très près !

• Les premiers observateurs

Saturne est connue depuis très longtemps par les humains, qui pouvaient l’observer à l'œil nu depuis la Terre. Galilée, astronome italien du 17ᵉ siècle, est le premier à la regarder avec un appareil scientifique : la lunette astronomique, ancêtre du télescope. Mais en constatant ses anneaux, il ne comprend pas leur nature. Ils sont d’abord présentés comme de gigantesques oreilles, de chaque côté de la planète. C’est le physicien Christian Huygens qui postule pour la première fois l’existence d’anneaux, en 1655. Il découvre par la même occasion la lune Titan. Son confrère Jean-Dominique Cassini détermine que l’anneau est composé de plusieurs anneaux séparés par des divisions, dont la plus importante porte son nom.

• Percer les mystères de Saturne

La première mission consacrée exclusivement à l’exploration de Saturne est Cassini-Huygens, lancée en 1997 par les agences spatiales américaine, européenne et italienne. Dans leur voyage à travers le Système solaire, les sondes Voyager 1 et 2 (lancées en 1977) avaient certes photographié Saturne, au moment de son survol. Mais Cassini-Huygens avait d’autres ambitions. 

La mission a consisté à poser l’atterrisseur Huygens sur Titan, et placer Cassini en orbite autour de Saturne, pour étudier l’ensemble de son système. Huygens a ainsi permis de mieux connaître la lune, ses paysages, ses reliefs ou encore sa composition. Quant à l’orbiteur Cassini, il a réalisé 293 tours de Saturne, et pris 45 0000 clichés. A la fin de la mission en 2017, les astronomes avaient découvert une dizaine de nouvelles lunes, des détails du satellite naturel Phoebé, les geysers d’Encelade ainsi que l’âge des anneaux saturniens, estimé à 100 millions d’années. Une vraie réussite scientifique et technique !

La prochaine mission vers Saturne, Dragonfly, a pour but d’envoyer un drone à la surface de Titan. Loin de nos jouets télécommandés, cet engin américain de 800 kg partira à la recherche de biosignatures, indices d’une hypothétique forme de vie sur Titan. La France prend part à cette mission en contribuant au spectromètre de masse, un des instruments dont le drone aura besoin pour mener ses analyses. Départ prévu en 2028 !

Quizz

La mission Cassini-Huygens, lancée en 1997, est pour l’instant la plus importante mission d’exploration de Saturne. Elle a pris fin en 2017, après avoir rempli ses objectifs scientifiques. Qu’est-il advenu de la sonde Cassini dès lors que la mission s’est terminée ?

A - La sonde est rentrée sur Terre, pour que ses matériaux soient recyclés et réutilisés sur d’autres engins. 

B - Elle a été éjectée aux confins de l’Univers, où elle rencontra peut-être de nouvelles formes de vie.

C - Elle a réalisé une chute vertigineuse vers Saturne pour y être désintégrée, en photographiant au passage ses anneaux.

D - Elle a été entièrement détruite en percutant un astéroïde