Comment... se sont formés les anneaux
de Saturne ?

De loin, les anneaux de Saturne semblent compacts et solides. Une illusion. Photo © Nasa

Avouons-le tout de suite : on ne sait pas vraiment comment se sont formés les anneaux de Saturne. En revanche, on connaît mieux, grâce aux observations des sondes Voyager, et plus récemment Cassini, comment de telles structures s'organisent et se maintiennent.

Bien qu'ils semblent continus depuis la Terre, les anneaux de Saturne ne sont pas de véritables anneaux. Ils sont constitués d'innombrables particules, chacune possédant une orbite indépendante, dont la taille varie du micron au mètre. Aucune particule individuelle n'a encore été observée. Cependant, on sait qu'elles sont brillantes et composées à plus de 90 % de glace d'eau, le reste étant des poussières. Des petits satellites sont présents dans les anneaux, comme Pan, de 10 km.

Les anneaux s'étendent jusqu'à 272 000 km de Saturne, mais contiennent très peu de matière : si on les comprimait, le corps obtenu n'aurait pas plus de 100 km de diamètre.

Sculptés et gardés par Saturne et ses satellites

Ces structures sont instables et ne peuvent exister que dans un périmètre bien défini : à l'intérieur de la limite de Roche. En effet, les particules des anneaux sont maintenues par l'attraction de Saturne. A proximité de la planète, les forces d'attraction de la planète sur deux particules proches est supérieure à l'attraction mutuelle entre les deux particules, ce qui empêche l'accrétion des particules. La distance à laquelle ces deux effets s'annulent s'appelle la limite de Roche. Au delà, les collisions amènent les particules à s'accoller et à former un satellite.

Vus de plus près, les anneaux montrent des bandes distinctes. Plus près encore, on verrait d'innombrables particules libres. Photo © Nasa

De plus, les anneaux disparaîtraient très rapidement si aucun mécanisme ne les maintenait en place. Le rôle de sculpteur et de gardien de ces structures est principalement joué par des satellites. Les outils ? La gravité et les résonances.

Les anneaux de Saturne ont moins d'un kilomètre d'épaisseur et peuvent localement, être beaucoup plus minces. En effet, les collisions tendent à réduire les mouvements perpendiculaires au plan équatorial. L'état naturel d'un anneau est donc d'être plat large, régulier et de s'étaler jusqu'à la limite de Roche, puis de se transformer en satellite en sortant de la limite de Roche.

Une lune explosée ou une lune jamais née ?

Si nous comprenons assez bien comment "fonctionnent" les anneaux, le mystère demeure en ce qui conserne l'origine des particules qui les forment. D'où viennent elles ? A l'heure actuelle, on ne le sait pas. Une hypothèse propose que les anneaux proviennent d'une lune de Saturne dont l'orbite se serait trop rapprochée de la planète et qui aurait été mise en morceaux par les forces de marée. Une variation de cette théorie suppose que la lune a été désintégrée par l'impact d'une grosse comète.

Ces anneaux pourraient également être le résidu de la nébuleuse planétaire qui n'a jamais réussi à s'agréger pour constituer une lune. Seulement, cette hypothèse paraît peu probable à cause de certains anneaux, les anneaux de poussière. Leurs particules sont sensibles à des forces qui les éliminent rapidement. La poussière observée est donc ré-alimentée en permanence par des des collisions entre des corps plus gros. La question de leur origine est donc reportée sur celle de l'origine des corps parents.

De plus, l'étude des forces qui gouvernent les anneaux montre que les échelles de temps d'évolution sont beaucoup plus courtes que 4,5 milliards d'années, l'âge du système solaire. Les particules des anneaux de Saturne sont brillantes, or le bombardement par des micrométéorites les aurait assombries en moins de 100 millions d'années. De plus l'érosion due à ces micrométéorites les aurait fait disparaître en un temps comparable. Les anneaux ont sans doute été détruits et reformés plusieurs fois durant la vie du système solaire.

L'origine des anneaux reste un des problèmes les plus ardus qui se pose aux astronomes. D'autant qu'il ne s'agit pas d'un phénomène unique. Jupiter, Uranus et Neptune possèdent eux aussi des systèmes d'anneaux.

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