Ce n’est que très récemment qu’on a pu confirmer à quelle vitesse Saturne tourne sur elle-même. Pendant longtemps, les astronomes avaient du mal à l’estimer. On sait désormais d’où venait la difficulté.

Déterminer la durée du jour sur Saturne a été un casse-tête pour les scientifiques. Le mystère n’a été résolu que très récemment, en 2019, lorsque des astronomes et astrophysiciens ont déterminé qu’il fallait à cette planète 10 heures, 33 minutes et 38 secondes pour faire un tour sur elle-même (ils ont pu le vérifier grâce à ses anneaux). Mais il a fallu attendre février 2022 pour faire l’annonce d’une nouvelle découverte, qui aide à comprendre pourquoi cela avait été si difficile d’aboutir à une mesure pendant des décennies.

C’est un mécanisme décrit comme « inédit », à l’origine d’énormes aurores planétaires, qui vient d’être identifié, a rapporté l’observatoire W. M. Keck le 7 février. Une étude a également été publiée dans Geophysical Research Letters. « Nous avons observé les aurores boréales de Saturne dans l’infrarouge à l’aide de l’observatoire W. M. Keck à Mauna Kea, [sur l’île d’]Hawaï, au cours des mois de juin, juillet et août 2017 », y indiquent les scientifiques.

saturne cassini infrarouge
Saturne, à partir d’images prises dans l’infrarouge par Cassini en 2014. // Source : NASA/JPL-Caltech/SSI/CICLOPS/Kevin M. Gill (photo recadrée)

Des vents tourbillonnant dans l’atmosphère… et perturbant le champ magnétique

C’est dans la haute atmosphère, à plus de 1 000 kilomètres de l’Hexagone de Saturne (des nuages tournants au-dessus de son pôle nord) que des vents ont pu être observés, se déplaçant à plus de 3 000 kilomètres par heure, au-dessus des pôles de la planète. Ce faisant, ils perturbent le champ magnétique de Saturne et changent ses aurores.

« Cela explique pourquoi la durée du jour de Saturne est difficile à mesurer depuis des décennies ! », commente le planétologue James O’Donoghue sur Twitter, qui a pris part à l’étude. Car on essayait autrefois de regarder à quelle vitesse le champ magnétique de Saturne tournait pour connaître la durée du jour.

Sur la plupart des planètes étudiées (dont la Terre), les aurores se forment à partir de courants qui entrent dans l’atmosphère, à partir de la magnétosphère (sur Terre, elle est le résultat de l’interaction entre le champ magnétique de la planète et le vent solaire). Ici, dans le cas de Saturne, on s’est aperçu que certaines des aurores ne sont pas seulement produites par la magnétosphère environnante, mais aussi par ces fameux vents, qui tourbillonnent dans sa propre atmosphère.

« Le taux de rotation semblait changer avec le temps »

James O’Donoghue, co-auteur de l’étude

Les auteurs voient dans cette caractéristique « une preuve directe que le taux de rotation variable mesuré de Saturne est entrainé par ces flux ». Dit autrement : ce sont ces vents qui expliquent pourquoi il y a eu des écarts de temps enregistrés, par rapport à la véritable période qu’il faut à Saturne pour effectuer une rotation (un tour sur elle-même). La sonde Cassini, arrivée en 2004 vers la planète, avait notamment obtenu des mesures différentes au fil du temps. « Non seulement le taux de rotation semblait changer avec le temps, mais les pôles nord et sud semblaient également tourner à leur propre rythme », résume James O’Donoghue.

Désormais, les scientifiques savent pourquoi ils ne pouvaient obtenir qu’une estimation approximative de la durée du jour sur Saturne en étudiant son champ magnétique. C’était à cause de ces vents présents dans la haute atmosphère polaire de Saturne.