Qu’est-ce qui rend l’atmosphère de Saturne si chaude ?

À l’instar de la Terre, les couches supérieures des atmosphères des géantes gazeuses comme Saturne ou Jupiter présentent des températures élevées. Mais contrairement à la planète bleue, ces dernières se révèlent trop éloignées du Soleil pour qu’il constitue la raison d’un tel phénomène. De ce fait, leur source de chaleur a longtemps représenté un mystère pour les scientifiques.

« Ces résultats sont vitaux pour notre compréhension générale des hautes atmosphères planétaires »

Une nouvelle analyse des données de la sonde Cassini de la NASA a permis aux chercheurs d’identifier les phénomènes probables rendant les couches supérieures de l’atmosphère de Saturne si chaudes : il s’agirait des aurores survenant aux pôles de la planète, déclenchées par des courants électriques, eux-mêmes générés par des interactions entre les vents solaires et les particules chargées des lunes de la planète. Récemment publiée dans Nature Astronomy, cette étude constitue la cartographie la plus complète à ce jour de la température et de la densité de la haute atmosphère d’une géante gazeuse.

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« Pour comprendre cette dynamique, il faut vraiment avoir une vision globale. Cet ensemble de données nous a permis d’observer pour la première fois la haute atmosphère d’un pôle à l’autre tout en voyant comment la température changeait en fonction de l’altitude », a estimé Zarah Brown, auteure principale de l’étude.

« Ces résultats sont vitaux pour notre compréhension générale des hautes atmosphères planétaires et constituent une partie importante de l’héritage de Cassini », a déclaré Tommi Koskinen, co-auteur de l’étude. « Ils nous aident à comprendre pourquoi la partie supérieure de l’atmosphère de Saturne est si chaude, quand le reste, en raison de la grande distance séparant la planète du Soleil, est froid. »

Le « bouquet final » de Cassini

La sonde spatiale Cassini a observé Saturne pendant plus de 13 ans avant d’épuiser ses réserves de carburant et de finir sa course dans l’atmosphère de la planète en septembre 2017. Mais avant ce grand plongeon, celle-ci a pu effectuer 22 orbites ultra rapprochées de la géante gazeuse : son « bouquet final » (voir animation ci-dessus). C’est à l’occasion de cette ultime étape que les données cruciales ayant permis d’établir la carte des températures de l’atmosphère de Saturne ont été recueillies.

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Durant six semaines, Cassini a observé les changements de luminosité de différentes étoiles lorsque celles-ci apparaissaient et disparaissaient derrière l’horizon, ce qui a permis aux scientifiques de mesurer la densité de l’atmosphère de Saturne, conditionnée par l’altitude et la température. Les différentes variations de densité relevées leur ont ensuite permis de déduire que les températures étaient plus élevées aux pôles de la planète.

« Même si des milliers d’exoplanètes ont été découvertes, seules les planètes de notre Système solaire peuvent être étudiées avec une telle précision. Grâce à Cassini, nous avons aujourd’hui une image plus détaillée de la haute atmosphère de Saturne que pour n’importe quelle autre planète géante de l’Univers », ont conclu les auteurs de l’étude.