tag:theconversation.com,2011:/us/topics/planete-saturne-115913/articles
planète Saturne – The Conversation
2024-02-27T16:14:52Z
tag:theconversation.com,2011:article/224534
2024-02-27T16:14:52Z
2024-02-27T16:14:52Z
D’où viennent les aurores boréales ou australes ?
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/578283/original/file-20240227-24-qxh3mu.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=0%2C0%2C8243%2C5487&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Le violet d'une aurore est due à l'azote, le rose à l'oxygène.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://unsplash.com/fr/photos/une-aurore-verte-et-violette-perce-dans-le-ciel-1win-9JacSs">Greg Johnson/Unsplash</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span></figcaption></figure><p><em>Chaque semaine, nos scientifiques répondent à vos questions dans un format court et accessible, <a href="https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdior67a7Z5bsoJKoMtltxJ-q9EUW1WneDbrNIWpNZUMJsxkA/viewform">l’occasion de poser les vôtres ici !</a></em></p>
<hr>
<p>De superbes lumières, colorées et changeantes, illuminent parfois le ciel – rarement sous nos latitudes, bien plus souvent près des pôles. Ce sont les aurores polaires, soit « aurore boréale » dans l’hémisphère nord et « aurore australe » dans l’hémisphère sud. Il a fallu bien des années pour comprendre leur origine et, si on les comprend mieux aujourd’hui, tous leurs secrets n’ont pas encore été percés.</p>
<p>Premier élément important pour leur naissance : le champ magnétique. Grâce à des mouvements au cœur la Terre, notre planète se comporte comme un aimant, les pôles magnétiques se trouvant actuellement pas trop loin des pôles géographiques (d’où l’utilisation des boussoles). L’influence de ce champ s’étend sur des dizaines de rayons terrestres (environ 60 000 km côté jour, et plus de 6 millions de km côté nuit). Deuxième élément important : le vent solaire. Il s’agit de matière éjectée en permanence par notre Soleil, à des vitesses de l’ordre du million de km/h. Le vent solaire se compose de matière ionisée, soit de la matière où les électrons sont séparés des noyaux (dans ce cas-ci, ce sont principalement des protons) – on parle de « plasma ». Ce plasma embarque lui aussi un champ magnétique.</p>
<p>Au cours de son trajet, le vent solaire finit par rencontrer le bouclier magnétique terrestre : il ne peut le percer et donc le contourne… à deux exceptions près. Tout d’abord, les pôles : à ces endroits, les lignes de champ magnétique créent un goulet, qui plonge vers le cœur planétaire. Le vent solaire peut donc s’y engouffrer.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/578285/original/file-20240227-26-8qyuq9.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="Schéma du vent solaire rencontrant la magnétosphère" src="https://images.theconversation.com/files/578285/original/file-20240227-26-8qyuq9.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/578285/original/file-20240227-26-8qyuq9.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=350&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/578285/original/file-20240227-26-8qyuq9.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=350&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/578285/original/file-20240227-26-8qyuq9.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=350&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/578285/original/file-20240227-26-8qyuq9.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=440&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/578285/original/file-20240227-26-8qyuq9.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=440&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/578285/original/file-20240227-26-8qyuq9.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=440&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Schéma du vent solaire rencontrant la magnétosphère.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Vent_solaire#/media/Fichier:Solar_Wind_and_Earth's_magnetic_field.png">Alec Baravik/Wikipedia</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Ensuite, les sous-tempêtes magnétiques. Elles se produisent quand le champ du plasma solaire présente une direction opposée au champ magnétique terrestre. Les lignes des deux champs vont alors interagir et se reconnecter. Les nouvelles lignes ainsi créées s’ouvrent et sont repoussées vers l’arrière, où elles s’étirent. Comme un élastique sur lequel on a trop tiré, cela ne peut durer : ça « casse », et les lignes côté terrestre reviennent vers la planète, embarquant de la matière se trouvant dans la queue de la magnétosphère, opposée au Soleil. Cette matière suit le champ magnétique et finit par tomber dans l’atmosphère.</p>
<h2>Des aurores vertes, rouges ou violettes</h2>
<p>Quel est le lien entre matière ionisée et aurores ? En suivant le champ magnétique, les particules accélèrent et viennent buter contre les molécules de notre atmosphère. La collision excite la matière atmosphérique, qui retourne à son état de départ en relâchant de l’énergie… sous forme de lumière. Violette si l’azote est impliqué, verte ou rouge pour l’oxygène.</p>
<p>Évidemment, ces lumières aurorales seront observables au niveau des lignes de champ magnétique impliquées, soit celles proches des pôles. Le phénomène s’amplifie si le plasma solaire n’est pas du vent solaire calme, mais correspond à une grosse éruption – une éjection de matière coronale, ce qui est plus souvent lorsque le Soleil est proche de son maximum d’activité, comme en ce moment. Plus de matière éjectée implique une perturbation magnétique plus importante, qui peut rendre les aurores visibles sous nos latitudes.</p>
<h2>Des aurores sur d’autres planètes</h2>
<p>Champ magnétique, plasma, et atmosphère ne sont pas des ingrédients limités à notre planète, évidemment, mais les détails des interactions varient. Ainsi, la planète Jupiter possède aussi un champ magnétique, mais dix fois plus fort que le terrestre. Le vent solaire n’a que peu d’influence sur lui. Par contre, les lunes joviennes, et surtout la volcanique Io, éjectent de la matière aux abords planétaire et c’est cette matière qui va suivre le champ magnétique jovien et y créer des aurores.</p>
<p>Saturne, bien que planète géante également, n’est pas une copie de Jupiter : ses aurores sont un peu intermédiaires entre celles de la Terre et celles de Jupiter. Celles d’Uranus sont moins bien connues, mais semblent liées à la rotation de la planète tandis que les aurores de Mercure, elles, ressemblent aux terrestres. Les aurores de Neptune restent discrètes, donc difficiles à étudier…</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/578286/original/file-20240227-26-rjt3i6.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/578286/original/file-20240227-26-rjt3i6.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/578286/original/file-20240227-26-rjt3i6.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=369&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/578286/original/file-20240227-26-rjt3i6.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=369&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/578286/original/file-20240227-26-rjt3i6.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=369&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/578286/original/file-20240227-26-rjt3i6.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=464&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/578286/original/file-20240227-26-rjt3i6.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=464&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/578286/original/file-20240227-26-rjt3i6.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=464&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Comme sur Terre, des aurores polaires peuvent se produire sur Saturne.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://esahubble.org/news/heic1815/">NASA, ESA & L. Lamy</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Vénus et Mars, par contre, n’ont pas de champ magnétique global. Toutefois, là aussi, de la matière ionisée peut interagir avec l’atmosphère, et générer des lueurs – sur Mars, c’est notamment le cas au-dessus de zones résiduelles présentant un champ magnétique fossile.</p>
<p>Enfin, pourquoi se limiter au système solaire ? Il y a d’autres étoiles que le Soleil qui éjectent un vent, et d’autres planètes présentant champ magnétique et atmosphère ! Les aurores sont associées à des signaux radio, ultraviolets, ou en rayons X très typiques et ces signatures peuvent être détectées de loin. On pense avoir détecté des interactions étoile-planète, et des signaux auroraux, dans quelques cas sur les milliers d’exoplanètes connues, ainsi que sur des naines brunes… mais la recherche dans ce domaine ne fait que commencer !</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/224534/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Yaël Nazé ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
Avez-vous eu la chance d’observer une aurore boréale ou australe ? Saviez-vous que l’on peut les voir également sur d’autres planètes ?
Yaël Nazé, Astronome FNRS à l'Institut d'astrophysique et de géophysique, Université de Liège
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/216277
2023-10-24T17:06:42Z
2023-10-24T17:06:42Z
Pourquoi Saturne a-t-elle des anneaux ?
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/555549/original/file-20190805-117866-dgviij.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=0%2C0%2C5000%2C2776&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Galilée trouvait que Saturne ressemblait un peu à la tête d’un ours en peluche avec deux grandes oreilles. Il pensait qu’elle était peut-être composée de trois planètes. </span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.shutterstock.com/download/confirm/598786217?src=3gOjCUuRJ49ko3p_hhzRfg-1-10&studio=1&size=huge_jpg">Shutterstock</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span></figcaption></figure><p>La plupart des scientifiques pensent que Saturne n’a pas toujours eu ses anneaux, mais qu’il y a des millions d’années, une lune lui tournait autour.</p>
<p>Cette lune a fini par s’approcher très près de la planète, tout en tournant de plus en plus vite. Cette accélération était tellement violente qu’elle a fait exploser la lune. Elle s’est brisée en morceaux qui se sont ensuite répandus autour de la planète en prenant la forme d’un disque. Ces fragments sont majoritairement de la glace et de la roche.</p>
<p>Les morceaux ont continué à se fracasser les uns contre les autres, ce qui a produit beaucoup de poussière et de neige. Certains morceaux sont tombés sur Saturne ou ont flotté dans l’espace. C’est encore le cas aujourd’hui et, dans un avenir lointain, les anneaux devraient disparaître complètement.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/290468/original/file-20190902-175668-1b5jt8o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/290468/original/file-20190902-175668-1b5jt8o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=328&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/290468/original/file-20190902-175668-1b5jt8o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=328&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/290468/original/file-20190902-175668-1b5jt8o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=328&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/290468/original/file-20190902-175668-1b5jt8o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=412&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/290468/original/file-20190902-175668-1b5jt8o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=412&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/290468/original/file-20190902-175668-1b5jt8o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=412&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Des morceaux de glace et de roche se sont répandus autour de la planète pour former un disque ».</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.shutterstock.com/image-illustration/saturn-isolated-on-black-215681422?src=-1-17">Shutterstock</a></span>
</figcaption>
</figure>
<h2>À la découverte des anneaux de Saturne</h2>
<p>On n’a pas toujours su que Saturne avait des anneaux.</p>
<figure class="align-right zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/291032/original/file-20190905-175696-tmdxvu.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/291032/original/file-20190905-175696-tmdxvu.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/291032/original/file-20190905-175696-tmdxvu.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=1230&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/291032/original/file-20190905-175696-tmdxvu.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=1230&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/291032/original/file-20190905-175696-tmdxvu.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=1230&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/291032/original/file-20190905-175696-tmdxvu.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=1545&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/291032/original/file-20190905-175696-tmdxvu.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=1545&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/291032/original/file-20190905-175696-tmdxvu.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=1545&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Voici une photo en gros plan des anneaux de Saturne.</span>
<span class="attribution"><span class="source">JPL/NASA</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Il y a quelques centaines d’années, un astronome nommé Galilée a observé le ciel à travers l’un des premiers télescopes. Lorsqu’il l’a utilisé pour observer Saturne, il a trouvé que la planète ressemblait un peu à la tête d’un ours en peluche avec deux grandes oreilles. Il a pensé qu’elle était peut-être composée de trois planètes.</p>
<p>Des années plus tard, les astronomes ont utilisé de meilleurs télescopes et se sont rendu compte que Saturne était entourée de ce qui ressemblait à un grand disque plat.</p>
<p>Au départ, les astronomes pensaient que le disque touchait Saturne. Un astronome nommé Christiaan Huygens pensait que le disque autour de Saturne était un objet plein, comme une bague autour d’un doigt. Un autre astronome, Giovanni Cassini, a été le premier à remarquer que l’anneau n’était pas plein, et qu’il y a avait du vide entre les morceaux.</p>
<p>Aujourd’hui, nous savons que les anneaux sont constitués de poussière de lune et de roches. Et comme Saturne est très éloignée du Soleil, c’est une planète très froide. Cela signifie que les roches des anneaux de Saturne sont très glacées. Certaines sont même entièrement constituées de glace, comme des boules de neige. Les anneaux de Saturne sont très brillants, car la glace reflète fortement la lumière du soleil.</p>
<p>En envoyant des sondes spatiales vers d’autres planètes et en prenant des photos de très près, on a découvert que Jupiter, Uranus et Neptune avaient également des anneaux. Mais ces anneaux sont plus fins et difficiles à voir depuis la Terre. On a également réalisé que ces planètes avaient de nombreuses lunes, certaines plus petites et d’autres plus grandes que la Lune de la Terre.</p>
<hr>
<figure class="align-left ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption"></span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.dianerottner.com/">Diane Rottner</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p><em>Si toi aussi tu as une question, demande à tes parents d’envoyer un mail à : <a href="mailto:tcjunior@theconversation.fr">tcjunior@theconversation.fr</a>. Nous trouverons un·e scientifique pour te répondre. En attendant, tu peux lire tous les articles <a href="https://theconversation.com/fr/topics/the-conversation-junior-64356">« The Conversation Junior »</a>.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/216277/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Lucyna Kedziora-Chudczer ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
On pense qu’il y a plusieurs millions d’années, Saturne n’avait pas d’anneaux. À leur place, une grosse lune se déplaçait autour d’elle. Finalement, la lune a éclaté et s’est brisée en morceaux.
Lucyna Kedziora-Chudczer, Program Manager / Adjunct Research Fellow, Swinburne University of Technology
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/203437
2023-04-25T22:52:54Z
2023-04-25T22:52:54Z
L’ouragan hexagonal de Saturne, véritable casse-tête pour les physiciens
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/519812/original/file-20230406-24-fe3gmk.png?ixlib=rb-1.1.0&rect=0%2C2%2C1919%2C1045&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Pourquoi n'y a-t-il d'ouragan hexagonal que sur Saturne (à notre connaissance) ?</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.jpl.nasa.gov/images/pia17652-in-full-view-saturns-streaming-hexagon">NASA/JPL-Caltech/SSI/Hampton University</a></span></figcaption></figure><p>Saturne fait partie des planètes gazeuses <a href="https://theconversation.com/nina-est-ce-que-lon-peut-vivre-sur-saturne-172925">parcourues par de fortes tempêtes</a>. Parmi ces tempêtes, « l’hexagone de Saturne » est un motif nuageux hexagonal qui tourne en permanence au-dessus du pôle Nord de la planète Saturne. Les côtés parfaitement rectilignes de l’hexagone mesurent environ 13 800 kilomètres… L’Hexagone est donc un <a href="https://theconversation.com/lire-les-secrets-des-ouragans-depuis-le-ciel-170044">ouragan</a> d’environ 32000 kilomètres de large. Pour comparaison, le diamètre de la Terre n’est « que » de 12 742 kilomètres.</p>
<p>Ce cyclone exceptionnel évolue peu en termes de physionomie dans le temps et dans l’espace et ressemble toujours à un hexagone, contrairement aux autres nuages de l’atmosphère visible qui, eux, changent d’organisation spatiale en permanence.</p>
<p>L’Hexagone de Saturne a d’abord été découvert par les deux sondes du programme Voyager en 1981-1982, mais les photos n’étaient pas de très bonne qualité. Il a été <a href="https://cassini-huygens.cnes.fr/fr/le-complexe-hexagone-au-pole-nord-de-saturne">étudié à nouveau par la mission Cassini-Huygens en 2006</a>.</p>
<p>Comme sur Terre, les pôles font face au soleil à certaines saisons seulement (en été pour le pôle Nord par exemple) ; le reste du temps, ils sont plongés dans l’obscurité… d’autant que, sur Saturne, une saison dure à peu près sept ans. Ainsi, Cassini n’a pu prendre que des photos dans l’infrarouge jusqu’en janvier 2009. Quand l’hexagone a fait face au Soleil, il est devenu observable en lumière visible, ce qui a permis de réaliser une <a href="https://www.youtube.com/watch?v=BBQ_rnkqtpk">vidéo du cyclone</a> et aussi de compléter les informations qui nourrissent le travail des astrophysiciens, avec des spectres optiques <a href="https://www.youtube.com/watch?v=S0ni5gNA_-I">plus complets, dans le visible et l’infrarouge</a>.</p>
<h2>Pourquoi le seul ouragan en forme d’hexagone est-il sur Saturne et pas ailleurs ?</h2>
<p>Tout comme Jupiter et sa tache rouge, Saturne représente pour les chercheurs un <a href="https://theconversation.com/un-bain-bouillonnant-pour-recreer-jupiter-en-laboratoire-141407">laboratoire géant de mécanique des fluides astrophysiques</a>.</p>
<p>En effet, cet hexagone si particulier doit malgré tout obéir aux lois de la physique. De manière générale, une observation astronomique doit être comprise et expliquée sous l’angle de la physique par le biais d’un modèle (fait d’équations ou d’expériences) pour comprendre les phénomènes mis en jeu. Les instruments d’observation en astronomie donnent aujourd’hui accès à des phénomènes complexes (comme notre hexagone), et pour les comprendre nous avons besoin de modèles qui tiennent compte de la nature des corps célestes et de la façon dont ils évoluent. Ceux-ci étant souvent gazeux, on parle de « mécanique des fluides ».</p>
<p>Le développement récent de la mécanique des fluides astrophysiques est essentiellement lié à celui de la simulation numérique, qui permet d’explorer des situations jamais observées en laboratoire ou dans l’espace : par exemple, quelles conditions sont nécessaires pour observer un cyclone hexagonal ? Comment le cyclone réagirait-il si la direction du vent change ?</p>
<p>De nombreux travaux sur le sujet de l’hexagone saturnien ont vu le jour. On peut signaler des <a href="https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2000317117">approches de type simulations numériques</a> et même <a href="https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S0019103509004382">expérimentale</a>.</p>
<p>Un des scénarios proposés est le suivant : Saturne, comme Jupiter, est une planète gazeuse et son atmosphère instable est en permanence confrontée à des écoulements complexes assimilables à des tempêtes, des jets, des courants et des tourbillons, et ce, peu importe l’altitude. Et, justement, les <a href="https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2000317117">écoulements atmosphériques de basse altitude peuvent créer des tourbillons de différentes tailles</a>. Ici, ces écoulements entoureraient un courant horizontal plus large qui souffle vers l’est autour du pôle nord de Saturne, et qui se compose lui-même de plusieurs tempêtes plus modestes en taille. Toutes ces petites tempêtes confinent le courant du côté du pôle et déforment certains jets en hexagone. Cette idée a donc été transformée en modèle physique, puis simulée – mais les simulations ont formé une géométrie à neuf côtés, au lieu des 6 observés. En revanche, la stabilité de cette géométrie prouve que le mécanisme envisagé, sans donner le résultat observé, n’est pas forcément défaillant.</p>
<p>[<em>Près de 80 000 lecteurs font confiance à la newsletter de The Conversation pour mieux comprendre les grands enjeux du monde</em>. <a href="https://theconversation.com/fr/newsletters/la-newsletter-quotidienne-5?utm_source=inline-70ksignup">Abonnez-vous aujourd’hui</a>]</p>
<p>Une autre hypothèse est que les <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103509004382">formes hexagonales se développent là où il existe une très forte variation de la vitesse des vents atmosphériques</a> à certaines latitudes dans l’atmosphère de Saturne. Des formes régulières similaires ont pu être créées en laboratoire en mettant en rotation un fluide dans un réservoir circulaire à des vitesses différentes au centre et en périphérie. La forme la plus commune était à six faces (hexagonale donc), et des formes de trois à huit côtés ont également été produites.</p>
<p>Cependant, ces reproductions en laboratoire sont « incomplètes ». En effet, elles comportent des vortex stabilisant les bords des hexagones alors que <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019103509004382">celui de Saturne est bel et bien indépendant de tout vortex stabilisateur</a>.</p>
<p>Les mystères qui produisent l’hexagone de Saturne sont encore loin d’être dévoilés… d’autant qu’en 2018, une <a href="https://www.nature.com/articles/s41467-018-06017-3">structure similaire a été observée à 300 kilomètres au sud du pôle Nord</a> ! Ce défi de taille semble destiné à aiguiser la créativité des chercheurs en dynamique des fluides astrophysiques pendant encore longtemps.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/203437/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Waleed Mouhali ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
Le pôle nord de Saturne est envoûtant, avec un ouragan hexagonal qui tourne doucement. Plongée en astrophysique des fluides.
Waleed Mouhali, Enseignant-chercheur en Physique, ECE Paris
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/172925
2022-02-01T19:11:02Z
2022-02-01T19:11:02Z
Nina : « Est-ce que l’on peut vivre sur Saturne ? »
<p>Sur Terre, les conditions sont réunies pour une vie agréable. Il y a un sol pour s’installer. La température moyenne est modérée, ni trop chaude ni trop froide. Une atmosphère est présente : elle a une composition favorable (avec une grande part d’oxygène, elle nous permet de respirer) et elle n’est ni trop ténue (nos cellules exploseraient) ni trop dense (l’air nous écraserait).</p>
<p>Ailleurs dans notre système solaire, il y a deux types de planètes : les petites rocheuses (comme la Terre) et les géantes gazeuses. Saturne, dont la taille est neuf fois plus grande que la Terre, appartient à la deuxième catégorie. La planète est donc une gigantesque boule de gaz.</p>
<p>Problème : on ne peut pas se « poser » sur un nuage. Alors il existe probablement un noyau rocheux tout au centre de la planète, mais tu seras écrasé par la pression atmosphérique avant d’y arriver. En effet, sur Terre, l’air de l’atmosphère se trouve au-dessus de toi donc pèse un peu sur toi : si tu lèves le pouce, le dessus de ton doigt (environ 1 cm<sup>2</sup>) subit un poids équivalent à un kilogramme d’air. Ça a l’air beaucoup mais au cœur de Saturne, la pression atteint cent millions de fois cette valeur – de quoi écraser le plus solide terrien.</p>
<p>Donc : impossible de s’y installer… Au mieux, tu pourrais envisager de vivre dans une station spatiale tournant autour de la planète.</p>
<p>Saturne possède cependant des dizaines de lunes et elles possèdent bien un « sol ». La plus intéressante est sans doute Titan car c’est la seule lune qui possède une atmosphère assez dense (sa pression au sol vaut une fois et demie celle qu’on subit sur Terre).</p>
<p>Mais il y a quand même quelques problèmes pour pouvoir s’installer sur Titan. D’abord, elle est dix fois plus loin du Soleil que la Terre, il y fait très froid : -200 °C ! </p>
<p>Ensuite, l’atmosphère de Titan n’est pas vraiment comme sur Terre, elle est surtout composée d’azote et de méthane (le gaz naturel) et sans oxygène en quantité suffisante pour nous. Bref, s’y installer ne sera pas simple non plus…</p>
<hr>
<figure class="align-left ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption"></span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.dianerottner.com/">Diane Rottner</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p><em>Si toi aussi tu as une question, demande à tes parents d’envoyer un mail à : <a href="mailto:tcjunior@theconversation.fr">tcjunior@theconversation.fr</a>. Nous trouverons un·e scientifique pour te répondre</em>.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/172925/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Yaël Nazé ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
Saturne, la fameuse planète aux anneaux, ne semble pas être la meilleure candidate pour une installation, mais regardons ses lunes.
Yaël Nazé, Astronome FNRS à l'Institut d'astrophysique et de géophysique, Université de Liège
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/167949
2021-10-11T19:07:32Z
2021-10-11T19:07:32Z
Pourquoi les lunes de Saturne sont-elles si différentes les unes des autres ?
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/425472/original/file-20211008-15-5to2q7.png?ixlib=rb-1.1.0&rect=0%2C0%2C1453%2C716&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Titan et Encelade, deux lunes de Saturne : à gauche, image de Titan recomposée à partir de 13 ans de données infrarouges de la sonde Cassini (NASA/JPL-Caltech/University of Nantes/University of Arizona). À droite, image en fausses couleurs d'Encelade, du côté opposé à Saturne, prise par Cassini en 2005 (NASA/JPL/Space Science Institute).</span> <span class="attribution"><span class="source">Elsa Couderc à partir de NASA/JPL-Caltech/University of Nantes/University of Arizona et NASA/JPL/Space Science Institute</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span></figcaption></figure><p>En plus d’être l’une des plus fascinantes planètes avec ses impressionnants anneaux, Saturne abrite plus de 80 lunes, dont Encelade et Titan. Ces lunes sont de composition différente : Encelade est entièrement recouverte de glace d’eau, tandis que Titan abrite une atmosphère de méthane et de diazote. D’où vient cette variété ?</p>
<p>Pour le comprendre, il faut explorer comment ces lunes se sont formées. À défaut d’une machine à voyager dans le temps, les chercheurs simulent le processus <a href="https://www.centre-est.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/les-origines-de-titan-et-dencelade-enfin-devoilees">avec des modèles numériques</a>.</p>
<h2>Comment fabriquer une lune ?</h2>
<p>Notre système solaire s’est formé il y a environ 4,5 milliards d’années à partir d’un nuage dense de gaz et de poussière. Le nuage s’est effondré, formant une nébuleuse solaire – un disque de matière en rotation et tourbillonnant.</p>
<p>Au centre, la gravité a attiré de plus en plus de matière, jusqu’à ce que, finalement, la pression dans le noyau soit si grande que les atomes d’hydrogène commencent à se combiner et à former de l’hélium, libérant une énorme quantité d’énergie et donnant naissance au soleil. Nous avons maintenant affaire à un disque d’accrétion en rotation autour de notre proto-étoile.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/425468/original/file-20211008-16-azwi0r.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/425468/original/file-20211008-16-azwi0r.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/425468/original/file-20211008-16-azwi0r.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/425468/original/file-20211008-16-azwi0r.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/425468/original/file-20211008-16-azwi0r.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/425468/original/file-20211008-16-azwi0r.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/425468/original/file-20211008-16-azwi0r.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">L’image la plus détaillée d’un disque proto-stellaire, autour de l’étoile HL Tau, acquise par le télescope ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) dans le désert de l’Atacama au Chili.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.almaobservatory.org/en/press-releases/revolutionary-alma-image-reveals-planetary-genesis/">ALMA/NRAO/ESO/NAOJ</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Ce disque est composé de grains de matière qui s’agglutinent sous l’effet de la force électrostatique pour former petits blocs de quelques kilomètres. Ces blocs, appelés « planétésimaux », peuvent entrer en collision avec d’autres pour former graduellement des objets de plus en plus gros. Certains d’entre eux deviennent suffisamment gros pour que leur gravité prenne le dessus et attire de plus en plus de matière, les <a href="https://www.cea.fr/comprendre/Pages/matiere-univers/essentiel-sur-les-planetes.aspx">façonnant en sphères et formant des planètes</a>.</p>
<p>En même temps, ce processus avait lieu à plus petite échelle autour des planètes elles-mêmes, formant une multitude de lunes. Les « restes » qui ne pouvaient aboutir à des objets suffisamment gros sont devenus nos astéroïdes et nos comètes – ou peuvent constituer des anneaux autour des planètes les plus grosses.</p>
<p>Mais ce n’est pas n’importe quelles molécules qui vont former ces planètes ou ces lunes : leur composition dépendra de quelles molécules sont disponibles, et cette disponibilité dépend de la température, donc de leur distance au soleil. La température de ces disques diminue au cours du temps, et à fur et à mesure que l’on s’éloigne du corps chaud au centre. Chaque type de molécule a un comportement différent : à une certaine température, elle sera trop froide pour rester sous l’état gazeux, et passera à l’état solide (sautant l’état liquide), devenant de la glace.</p>
<p>L’endroit où la température force cette transition est appelé « ligne de glace » : c’est la distance au corps central qui détermine si une espèce moléculaire existe sous forme solide ou gazeuse. Chaque molécule a sa propre température de transition, et donc sa propre ligne de glace.</p>
<p>Près du soleil, le disque est trop chaud pour que les molécules volatiles telles que l’eau ou le méthane puissent rester sous l’état solide, et ces molécules ne viendront former les planétésimaux qu’au-delà de leur ligne de glace. C’est pour cela qu’il existe une grosse différence de composition entre les planètes internes – les plus proches du soleil qui sont rocheuses et sont dites « telluriques » (Mercure, Venus, la Terre, et Mars) – et les planètes externes, qui sont des « géantes gazeuses » (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune). La ligne de glace de l’eau a sculpté ces deux populations, se trouvant entre elles au moment de la formation de ces corps.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/425505/original/file-20211008-19-19g1oan.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/425505/original/file-20211008-19-19g1oan.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/425505/original/file-20211008-19-19g1oan.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=308&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/425505/original/file-20211008-19-19g1oan.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=308&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/425505/original/file-20211008-19-19g1oan.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=308&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/425505/original/file-20211008-19-19g1oan.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=387&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/425505/original/file-20211008-19-19g1oan.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=387&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/425505/original/file-20211008-19-19g1oan.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=387&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Les lignes de glace successives définissent la composition des planètes autour de leur étoile.</span>
<span class="attribution"><span class="source">© Artyom Aguichine, Olivier Mousis, Bertrand Devouard, Thomas Ronnet</span>, <span class="license">Fourni par l'auteur</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>On peut imaginer cette nébuleuse comme un gros seau de matière et d’eau pour appréhender pourquoi les éléments lourds « coulent » plus vite vers le bas que les petites particules laissées en suspension. La même chose s’est passée dans ces nébuleuses : les éléments lourds comme le fer, le nickel, et les roches silicates s’approchent du corps lourd central, attiré par la gravité, tandis que les éléments légers sont restés à l’extérieur de la ligne de glace, empêchés par l’eau sous forme gazeuse qui gênait leur approche et les gardaient à l’extérieur.</p>
<p>Et autour de Saturne ? <a href="https://iopscience.iop.org/article/10.1086/344684/fulltext/202256.text.html">Nous pensons</a> que la même chose s’est produite : la composition des lunes aurait été sculptée par ces lignes de glace.</p>
<p>Donc, nous avons besoin de trouver les fameuses lignes de glace de chaque molécule concernée afin de comprendre la formation de ces lunes si différentes.</p>
<h2>Un mini-système planétaire entièrement numérique</h2>
<p>Nous <a href="https://arxiv.org/abs/2102.03230">remplissons un espace virtuel avec tous les ingrédients qui composent ces lunes</a> : de la glace d’eau, du monoxyde de carbone, du méthane et du diazote. Avec ces ingrédients en place, nous appliquons les lois de la gravitation ainsi que les lois thermodynamiques, et nous déclenchons le temps : notre simulation regarde la position des éléments, la température et la pression du disque, puis calcule où se trouveront ces éléments dans un pas de temps en plus, ce qui permet d’estimer l’évolution du disque dans le temps. Pour correspondre à ce que nous voyons dans les lunes aujourd’hui, les éléments de base devaient provenir d’un emplacement entre les lignes de glace de monoxyde de carbone et de diazote à leur limite extérieure, et la ligne de glace du méthane comme limite intérieure.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/425456/original/file-20211008-14-lfjy20.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/425456/original/file-20211008-14-lfjy20.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/425456/original/file-20211008-14-lfjy20.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=389&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/425456/original/file-20211008-14-lfjy20.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=389&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/425456/original/file-20211008-14-lfjy20.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=389&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/425456/original/file-20211008-14-lfjy20.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=489&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/425456/original/file-20211008-14-lfjy20.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=489&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/425456/original/file-20211008-14-lfjy20.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=489&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Les lignes de glaces de différentes molécules autour de Saturne (qui chauffe, elle aussi, bien moins que le Soleil mais tout de même), et la position de Titan et Encelade.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.insu.cnrs.fr/sites/institut_insu/files/styles/article/public/image/O.%20Mousis%20-%20Image.png?itok=KxAgEbwj">Sarah Anderson</a>, <span class="license">Fourni par l'auteur</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Cependant, au cours de nos simulations, Saturne dévorait tellement rapidement toutes les particules quelle ne laissait pas le temps aux poussières de grossir suffisamment pour bâtir des lunes. Nous avons dû sans cesse réapprovisionner les systèmes en nouveaux solides pour former les lunes.</p>
<p>À la fin de cette dernière simulation, nous avons regardé où se trouvaient ces lignes de glace, et bien sûr où se trouvent les « blocs de construction » de nos lunes : ceux-ci sont à la fin de la simulation plus externes que la position réelle des lunes actuelles. Cela ajoute à la <a href="https://www.nature.com/articles/nature04860">théorie</a> selon laquelle Titan s’est peut-être formé plus loin et a dérivé vers l’intérieur au cours des millénaires.</p>
<h2>Encelade et les anneaux de Saturne</h2>
<p>Étant donné qu’Encelade est trop petit pour gérer le stress d’un tel voyage (il aurait notamment été déchiré par des forces de marées), il semble plus probable qu’il se soit formé beaucoup plus tard que Titan, peut-être à partir de la même catastrophe cosmique qui a formé les anneaux de Saturne, si ce scénario est exact.</p>
<p>En effet, les anneaux de Saturne sont constitués de milliards de petits morceaux de glace et de roche recouverts d’autres matériaux tels que la poussière. Initialement, les astronomes pensaient que ce sont des morceaux de comètes, d’astéroïdes ou de lunes qui se sont brisés avant d’atteindre la planète, déchirés par la puissante gravité de Saturne. Mais une <a href="https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.aat2965">théorie</a> basée sur la visite de la sonde Cassini (entre 2004 et 2017) veut que ces anneaux soient beaucoup plus jeunes que Saturne. Les anneaux auraient des millions d’années, et non des milliards, ce qui suggère qu’un événement catastrophique aurait détruit toutes les lunes de glace (type Encelade) : celles que nous voyons aujourd’hui sont une deuxième génération.</p>
<p>Seule une autre mission à Saturne pourrait fournir plus de détails et apporter de la précision à ces résultats. La dernière, <a href="https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Cassini-Huygens/Cassini-Huygens_mission_facts">Cassini-Huygens</a>, ayant fini en 2017, nous a apporté une quantité énorme de données ; nous les étudions encore. Mais il faudra attendre un moment pour qu’une prochaine sonde soit envoyée vers le système saturnien.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/167949/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Sarah Anderson ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
Les planètes sont toutes différentes, et les Lunes aussi. Saturne en compte pas moins de 80 ! Partez pour un voyage spatio-temporel pour comprendre ces différences.
Sarah Anderson, Doctorante, Université Bourgogne Franche-Comté (UBFC)
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/158910
2021-04-13T19:30:44Z
2021-04-13T19:30:44Z
Charlie, 10 ans : « Est-ce que le ciel est bleu sur les autres planètes ? »
<p>Bonjour, Charlie, et merci beaucoup pour ta question incroyablement curieuse. Tu te demandes également si la couleur du ciel est liée à l’atmosphère et si les autres planètes en ont une.</p>
<figure class="align-right zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/309853/original/file-20200114-103959-13811o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/309853/original/file-20200114-103959-13811o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/309853/original/file-20200114-103959-13811o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=863&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/309853/original/file-20200114-103959-13811o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=863&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/309853/original/file-20200114-103959-13811o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=863&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/309853/original/file-20200114-103959-13811o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=1084&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/309853/original/file-20200114-103959-13811o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=1084&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/309853/original/file-20200114-103959-13811o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=1084&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">L’atmosphère de la Terre est divisée en différentes couches.</span>
<span class="attribution"><span class="source">ESA</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Avant de m’emballer à parler des atmosphères des autres planètes, il faut d’abord parler de ce qu’est réellement une atmosphère.</p>
<p>L’atmosphère est normalement la couche la plus externe d’une planète. Sur les mondes rocheux comme la Terre, c’est généralement la couche la plus légère et la plus mince.</p>
<p>Ce qui fait d’une atmosphère une atmosphère, c’est ce dont elle est faite. Elle n’est pas constituée de gros morceaux de roches ou d’énormes océans tourbillonnants, elle est composée de gaz.</p>
<h2>Que contient une atmosphère ?</h2>
<p>Les atmosphères peuvent contenir une grande variété de gaz. La majeure partie de l’atmosphère terrestre est constituée d’un gaz appelé azote qui ne réagit pas vraiment avec quoi que ce soit. Elle contient également une bonne quantité d’oxygène, dont nous avons besoin pour respirer. Il y a aussi deux autres gaz importants, l’argon et le dioxyde de carbone, et de petites quantités de beaucoup d’autres gaz.</p>
<p>C’est ce mélange de gaz qui donne sa couleur à l’atmosphère d’une planète.</p>
<figure>
<iframe width="440" height="260" src="https://www.youtube.com/embed/dcsiIoQody4?wmode=transparent&start=0" frameborder="0" allowfullscreen=""></iframe>
<figcaption><span class="caption">La « brume » bleue qui entoure la Terre dans l’espace est causée par la diffusion de la lumière de l’atmosphère terrestre.</span></figcaption>
</figure>
<p>L’atmosphère de la Terre est composée de gaz qui ont tendance à faire rebondir la lumière bleue dans toutes les directions (ce que l’on appelle la <em>diffusion</em>) mais qui laissent passer directement la plupart des autres couleurs de lumière. C’est cette lumière diffusée qui donne à l’atmosphère de la Terre sa couleur bleue.</p>
<p>Les autres planètes ont-elles une atmosphère bleue ? Certaines d’entre elles en ont une !</p>
<h2>Les autres mondes</h2>
<p>Les atmosphères des deux géants de glace de notre système solaire, Neptune et Uranus, présentent toutes deux de belles nuances de bleu.</p>
<p>Cependant, ces atmosphères sont d’un bleu différent du nôtre. Cela est dû aux énormes quantités d’un gaz appelé méthane.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/309847/original/file-20200114-103982-fo31vx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/309847/original/file-20200114-103982-fo31vx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/309847/original/file-20200114-103982-fo31vx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=300&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/309847/original/file-20200114-103982-fo31vx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=300&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/309847/original/file-20200114-103982-fo31vx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=300&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/309847/original/file-20200114-103982-fo31vx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=377&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/309847/original/file-20200114-103982-fo31vx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=377&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/309847/original/file-20200114-103982-fo31vx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=377&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">L’atmosphère d’Uranus (à gauche) est légèrement plus verte que celle de Neptune (à droite).</span>
<span class="attribution"><span class="source">Björn Jónsson/NASA, JPL-Caltech</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Jupiter et Saturne, en revanche, ont des atmosphères de couleurs complètement différentes.</p>
<p>Des cristaux de glace composés d’un produit chimique appelé ammoniac dans la haute atmosphère de Saturne lui donnent une teinte jaune pâle.</p>
<p>L’atmosphère d’Uranus contient également de l’ammoniac, ce qui donne à la planète une teinte légèrement plus verte que le bleu profond de Neptune.</p>
<p>L’atmosphère de Jupiter présente des bandes marron et orange caractéristiques, grâce à des gaz qui peuvent contenir les éléments phosphore et soufre, et peut-être même des produits chimiques appelés hydrocarbures.</p>
<figure>
<iframe width="440" height="260" src="https://www.youtube.com/embed/HI-MhPoXmls?wmode=transparent&start=0" frameborder="0" allowfullscreen=""></iframe>
<figcaption><span class="caption">Le vaisseau spatial Juno passant devant Jupiter en 2017.</span></figcaption>
</figure>
<p>Dans certains cas extrêmes, la planète entière pourrait n’être qu’une énorme atmosphère sans aucune surface rocheuse. Les astronomes et les planétologues comme moi tentent toujours de déterminer si Jupiter et Saturne ont des surfaces rocheuses, au plus profond de leur atmosphère, ou si elles ne sont toutes deux que d’énormes boules de gaz.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/309850/original/file-20200114-103994-oyetz8.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/309850/original/file-20200114-103994-oyetz8.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/309850/original/file-20200114-103994-oyetz8.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=261&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/309850/original/file-20200114-103994-oyetz8.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=261&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/309850/original/file-20200114-103994-oyetz8.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=261&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/309850/original/file-20200114-103994-oyetz8.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=328&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/309850/original/file-20200114-103994-oyetz8.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=328&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/309850/original/file-20200114-103994-oyetz8.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=328&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">La sonde Cassini a pris cette image saisissante de Saturne en 2010.</span>
<span class="attribution"><span class="source">NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Cependant, il existe des planètes qui n’ont pas d’atmosphère du tout ! Mercure, la plus proche et la plus petite voisine du Soleil, en est un exemple. Sa surface est exposée à l’immensité de l’espace.</p>
<h2>Au-delà de notre système solaire</h2>
<p>Jusqu’à présent, j’ai parlé des atmosphères des planètes de notre système solaire. Mais qu’en est-il des planètes dans d’autres systèmes planétaires, en orbite autour d’autres étoiles ?</p>
<p>Eh bien, les astronomes détectent les atmosphères de ces planètes (que nous appelons <em>exoplanètes</em>) depuis les 20 dernières années ! Ce n’est cependant que l’année dernière que les astronomes ont réussi à détecter l’atmosphère d’une exoplanète rocheuse. La planète s’appelle <em>LHS 3844b</em> et elle est si éloignée que la lumière met presque 50 ans à nous parvenir !</p>
<p><em>LHS 3844b</em> pèse deux fois plus que la Terre, et nous, astronomes, pensions qu’elle aurait une atmosphère assez épaisse. Mais, à notre grande surprise, elle n’a que peu ou pas d’atmosphère ! Elle pourrait donc ressembler davantage à Mercure qu’à la Terre.</p>
<figure>
<iframe width="440" height="260" src="https://www.youtube.com/embed/vE0Tfqwm70w?wmode=transparent&start=0" frameborder="0" allowfullscreen=""></iframe>
<figcaption><span class="caption">Animation montrant une vue d’artiste sur ce à quoi pourrait ressembler la surface de LHS 3844b.</span></figcaption>
</figure>
<p>Nous avons encore beaucoup à apprendre sur les planètes lointaines et il faudra encore de nombreuses années pour en découvrir une avec une atmosphère semblable à celle de la Terre et mûre pour la vie.</p>
<p>Peut-être, Charlie, pourriez-vous être le premier astronome à détecter une atmosphère semblable à celle de la Terre sur un autre monde !</p>
<hr>
<figure class="align-left ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/251779/original/file-20181220-103676-bvxzth.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption"></span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.dianerottner.com/">Diane Rottner</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p><em>Si toi aussi tu as une question, demande à tes parents d’envoyer un mail à : tcjunior@theconversation.fr. Nous trouverons un·e scientifique pour te répondre</em>.</p>
<p><em>Traduit par Benoît Tonson avec l’aide de DeepL.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/158910/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Jake Clark bénéficie d'une bourse du programme de formation à la recherche (RTP) du gouvernement australien.
</span></em></p>
Les atmosphères peuvent être de toutes les couleurs, en fonction de ce qu’elles contiennent.
Jake Clark, PhD Candidate, University of Southern Queensland
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/139346
2020-06-11T17:11:41Z
2020-06-11T17:11:41Z
Entracte cosmique pour la sonde Voyager 2
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/340658/original/file-20200609-21196-nj6649.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=0%2C267%2C940%2C595&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Image de Neptune prise par Voyager 2, avec la Grande Tache Sombre et des nuages d'altitude.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA01142.jpg">NASA/JPL</a></span></figcaption></figure><p>Pour quelques mois, nous, Terriens, ne pouvons plus <a href="https://voyager.jpl.nasa.gov/news/details.php?article_id=118">envoyer de messages</a> à Voyager 2, la sonde légendaire qui est sortie du système solaire en 2018 en <a href="https://www.sciencesetavenir.fr/espace/vie-extraterrestre/ecoutez-le-disque-d-or-destine-aux-extraterrestres_101772">emmenant à son bord des enregistrements</a> de Stravinski et Chuck Berry, entre autres. La reprise des commandes est prévue pour janvier 2021, si tout se passe bien.</p>
<h2>Rencontre avec Voyager 2</h2>
<p>Août 1989, jeune astrophysicien à peine entré au <a href="https://cnes.fr/fr/">Centre national d’études spatiales</a>, je suis envoyé en Californie au Jet Propulsion Laboratory (le « JPL »), haut lieu de l’exploration planétaire, afin de vivre en direct le survol de Neptune par la sonde Voyager 2 envoyée dans l’espace 12 ans auparavant. Nous savons que nous allons vivre un moment rare : le premier survol de Neptune, qu’on n’avait jamais encore observée de près. Les images tombent en direct – on s’extasie sur la couleur bleu profond de Neptune due à la présence de méthane dans son atmosphère. La découverte de <a href="https://www.liberation.fr/sciences/1995/04/04/les-frissons-du-systeme-solairela-glace-est-sur-toutes-les-planetes-glaces-d-eau-terre-d-azote-trito_131351">geysers d’azote sur la lune Triton</a> est une énorme surprise qui passionne <a href="https://apod.nasa.gov/apod/ap950805.html">encore les planétologues</a>.</p>
<p>En 1966, Gary Flandro, un thésard du JPL, avait publié un <a href="http://www.gravityassist.com/IAF2/Ref.%202-123.pdf">article</a> soulignant une occasion unique de survoler les 4 planètes géantes du système solaire (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) – une opportunité qui ne se reproduirait pas avant 2152 ! Le JPL convainc alors la NASA de financer les sondes Voyager pour un montant de 250 millions de dollars de l’époque. Mais la NASA n’autorise que les survols de Jupiter et Saturne dans la mission nominale – on verra plus tard pour les 2 autres.</p>
<figure> <img src="https://solarsystem.nasa.gov/system/resources/detail_files/740_PIA02855.gif"><figcaption>Voyager 1 s’approche de la planète Jupiter en 60 jours jupitériens, soit une image toutes les 10 h (1979). Source : NASA/JPL </figcaption></figure>
<p>Chaque sonde, d’une masse de 825 kg, possède 11 instruments pour observer les planètes et pour mesurer le milieu ambiant – champ magnétique, particules énergétiques et ondes radio – et ces derniers sont devenus essentiels au-delà de Neptune pendant la longue sortie du système solaire. Les Voyager ont été précédés 5 années plus tôt par les sondes Pioneer 10 et 11 qui étaient trois fois plus légères et donc nettement moins ambitieuses.</p>
<h2>Les découvertes scientifiques des sondes Voyager</h2>
<figure class="align-right ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/340666/original/file-20200609-21230-r2ukt3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/340666/original/file-20200609-21230-r2ukt3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=830&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/340666/original/file-20200609-21230-r2ukt3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=830&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/340666/original/file-20200609-21230-r2ukt3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=830&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/340666/original/file-20200609-21230-r2ukt3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=1043&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/340666/original/file-20200609-21230-r2ukt3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=1043&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/340666/original/file-20200609-21230-r2ukt3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=1043&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Panache volcanique sur Io, photographié en 1997 par la mission Galileo.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA01081">NASA/JPL/University of Arizona</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Voyager 1 découvre un anneau très fin autour de Jupiter, ainsi qu’une importante <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Volcanisme_sur_Io">activité volcanique sur sa lune Io</a>, <a href="https://science.sciencemag.org/content/203/4383/892">prédite</a> quelques mois auparavant : le champ de gravité de la planète géante est tellement important que, couplé à la présence des 3 autres lunes de Jupiter (Europe, Ganymède et Callisto), il provoque un effet de marée qui déforme Io. Cela provoque une énorme dissipation d’énergie à l’intérieur de la lune qui l’évacue sous forme d’éruptions volcaniques permanentes. Le même phénomène existe sur <a href="https://theconversation.com/les-mysterieux-geysers-deurope-lune-glacee-de-jupiter-127860">Europe</a>, ainsi que sur <a href="https://www.sciencesetavenir.fr/sciences/saturne-un-effet-de-maree-pour-expliquer-les-geysers-d-encelade_1857">Encélade</a> et <a href="https://www.lemonde.fr/sciences/article/2012/06/28/des-marees-sous-titan_1726205_1650684.html">Titan</a> autour de Saturne.</p>
<p>En survolant Saturne, les Voyager vont découvrir que ses anneaux numérotés de A à G sont en fait constitués de milliers de sillons, comme un disque vinyle. Tous ces sillons sont le résultat d’interactions gravitationnelles complexes, dites « en résonance », entre les grains des anneaux et les multiples lunes situées dans et à l’extérieur de ces mêmes anneaux. De plus, de mystérieuses irrégularités, dites « spokes », ont été identifiées sans qu’on en comprenne l’origine à l’époque. Il s’agirait de poussières en lévitation électrostatique se mouvant au-dessus des anneaux.</p>
<figure><img src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/26/Spokes-half_size.gif"><figcaption>Les « spokes » de Saturne, imagés par la caméra grand-angle de la sonde Cassini. Crédit : NASA/JPL/Space Science Institute.</figcaption></figure>
<p>Au niveau de Saturne, une décision cruciale a été prise : la sonde Voyager 1 a été déviée de sa trajectoire afin d’effectuer un survol rapproché de Titan, cette lune massive dotée d’une épaisse brume opaque était jugée extrêmement intéressante. Ce survol avait pour objectif de tenter de percer les mystères de Titan, mais Voyager 1 n’a rien vu de particulier sauf une <a href="https://www.astronomes.com/le-systeme-solaire-externe/titan">couche atmosphérique « détachée » dans la haute atmosphère</a>. En revanche, cette décision a eu une conséquence grave : Voyager 1 n’a pas pu visiter Pluton en 1986. Une déception qui a fait naître une opportunité : trente ans plus tard, la sonde <a href="https://www.nasa.gov/mission_pages/newhorizons/main/index.html">New Horizons</a> a survolé Pluton, avec des résultats que n’auraient pas pu obtenir Voyager 1, par exemple l’analyse de son atmosphère l’observation de petites lunes inconnues à l’époque.</p>
<p>Les survols d’Uranus en 1986 et de Neptune en 1989 nous ont appris pratiquement tout ce que nous connaissons de ces géantes glacées : pour Uranus, la découverte d’anneaux, de 11 nouvelles lunes et un champ magnétique orienté à 60° de l’axe de rotation de la planète <a href="https://www.forbes.fr/lifestyle/uranus-une-decouverte-capitale-sur-son-champ-magnetique/">qui reste mystérieux</a>. Pour Neptune, mentionnons la découverte des anneaux, six lunes et la « Grande Tache sombre », qui a disparu depuis <a href="https://www.cieletespace.fr/actualites/le-retour-de-la-grande-tache-sombre-de-neptune">pour réapparaître 30 ans plus tard</a>. Aujourd’hui, la NASA envisage un retour vers une géante glacée… pour les années 2040.</p>
<h2>Sortir du système solaire</h2>
<p>En août 2012, Voyager 1 a atteint l’<a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9liopause">héliopause</a>, une des frontières du système solaire, zone de transition où le milieu interstellaire arrête le vent solaire ; Voyager 2 atteindra cette région en 2018. Cependant, les sondes ne rentreront réellement dans le milieu interstellaire non affecté par le Soleil que dans plusieurs années. Voyager 1 s’éloigne de nous à la vitesse de 60 000 km/h et devrait survoler l’étoile proche <em>Gleise 445</em> dans environ 40 000 ans.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/340633/original/file-20200609-21182-x98gwj.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/340633/original/file-20200609-21182-x98gwj.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=460&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/340633/original/file-20200609-21182-x98gwj.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=460&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/340633/original/file-20200609-21182-x98gwj.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=460&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/340633/original/file-20200609-21182-x98gwj.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=578&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/340633/original/file-20200609-21182-x98gwj.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=578&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/340633/original/file-20200609-21182-x98gwj.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=578&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Les trajectoires des sondes Voyager.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.jpl.nasa.gov/edu/images/news/voyager_trajectories.png">NASA/JPL-Caltech</a></span>
</figcaption>
</figure>
<h2>Comment communique-t-on avec Voyager ?</h2>
<p>Un réseau de grandes antennes radio, au sol, est nécessaire pour communiquer : Californie, Canberra et Madrid se relaient afin d’avoir en permanence au moins un site en visibilité d’une sonde. Mais lors du survol de Neptune, Voyager 2 s’est retrouvée déviée vers le Sud hors du plan des planètes – seules les antennes de Canberra sont en visibilité de Voyager 2.</p>
<p>Pour recevoir les données en provenance des Voyager, on peut utiliser les antennes de 34 m de diamètre, avec un débit très faible : 160 bits/sec. Envoyer des commandes vers Voyager nécessite en revanche des grandes antennes de 70 m, car la puissance du signal reçue par l’antenne de 3,7 m des sondes est extraordinairement faible. Déjà vers la fin des années 80, l’éloignement inexorable des sondes Voyager a obligé la NASA à agrandir les grandes antennes (de 64 à 70 m), gagnant ainsi 20 % de surface et autant d’énergie tant en réception qu’en émission. Mais ces grandes antennes sont vieillissantes.</p>
<p>L’antenne de 70 m de Canberra est âgée de 48 ans et elle doit être rénovée massivement, pendant 11 mois, pour assurer les communications avec les futures missions martiennes et lunaires qui vont nécessiter de très grands volumes de données à transmettre.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/340663/original/file-20200609-21182-1u6njbn.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/340663/original/file-20200609-21182-1u6njbn.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=338&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/340663/original/file-20200609-21182-1u6njbn.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=338&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/340663/original/file-20200609-21182-1u6njbn.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=338&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/340663/original/file-20200609-21182-1u6njbn.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=424&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/340663/original/file-20200609-21182-1u6njbn.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=424&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/340663/original/file-20200609-21182-1u6njbn.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=424&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">L’antenne de 70 m qui permet normalement d’envoyer des commandes à Voyager 2.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7611">NASA/Canberra Deep Space Communication Complex</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Voyager 2 continue d’envoyer des données sur les 34 m mais ne reçoit plus de commandes : la sonde devra gérer par elle-même les éventuelles anomalies qu’elle pourrait subir, grâce à son « safe mode », déclenché automatiquement si le calculateur de bord considère que la situation est anormale. Ce mode consiste à orienter l’antenne vers la Terre, et à orienter les panneaux solaires vers le Soleil s’il en est pourvu (ce n’est le cas de Voyager qui sont alimentés par une pile nucléaire) et à attendre les ordres. Le risque majeur pour Voyager 2 serait que l’antenne grand gain ne pointe plus la Terre : à cette distance, il est probable qu’il soit impossible de communiquer sur l’antenne faible gain et la mission serait définitivement perdue. Afin de garantir la transmission avec la Terre, Voyager 2 doit maintenir son positionnement à un demi-degré près. Pour cela, la sonde actionne des petits propulseurs une douzaine de fois par jour afin de corriger son attitude car elle a une attitude fixe dans l’espace. Pour cela la sonde est équipée de gyroscopes et d’accéléromètres pour mesurer à tout moment l’évolution de son attitude. Tous ces systèmes devront fonctionner sans faille pendant l’année qui vient afin de maintenir le contact avec la Terre.</p>
<p>Irrémédiablement, la fin des Voyager est programmée : du fait de son éloignement progressif qui nécessite de plus en plus d’énergie pour communiquer et de la baisse de puissance de sa pile nucléaire, le JPL a estimé que la perte naturelle de contact aura lieu vers 2025. Encore quelques belles années pour les sondes Voyager.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/139346/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Francis Rocard ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
Allons-nous réussir à reprendre contact avec la sonde spatiale Voyager 2 après la rénovation de l’antenne qui sert à lui parler ? D’ici là, retour en images sur un voyage scientifique interplanétaire.
Francis Rocard, Planétologue, Responsable des programmes d'exploration du Système solaire , Centre national d’études spatiales (CNES)
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.