SATURNE (anneaux et satellites)

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Les anneaux de Saturne

Le système d’anneaux de Saturne a été observé pour la première fois par Galilée en 1610 mais il ne fut interprété en tant qu’anneau par Christian Huygens qu’en 1656. Ce dernier révèle officiellement, en mars 1658, que Saturne est « entourée d’un anneau mince, plan, nulle part adhérent (à la planète), incliné par rapport à l’écliptique ». En 1675, Jean-Dominique Cassini observe une ligne obscure qui divise la largeur de l’anneau en deux parties (A et B). Cette bande sombre sera nommée plus tard « division de Cassini ». Les différentes missions spatiales qui ont survolé et exploré Saturne (Pioneer, Voyager et Cassini) ont permis de caractériser ces anneaux. Ceux-ci sont formés de grains et de blocs de glace – dont la taille varie du micromètre à la vingtaine de mètres – qui tournent autour de Saturne. Ils s’étendent dans le plan équatorial de Saturne sur une distance allant de 65 000 à plus de 450 000 kilomètres du centre de la planète, soit de 1,1 à plus de 7,5 rayons saturniens. Les anneaux, qui sont des régions brillantes, sont nommés alphabétiquement de A à G selon l’ordre de leur découverte. Séparés par des zones sombres (avec peu de matière) appelées divisions, ils ne sont pas uniformes et présentent des structures complexes qui sont liées pour la plupart à la présence des satellites (lunes) de Saturne. Ils sont ponctués de nombreuses lacunes (zones plus sombres où la densité de particules est très faible) et apparaissent ainsi constitués d’une multitude de petits anneaux ou annelets. La masse de l’ensemble des anneaux, déterminée grâce à leur effet gravitationnel sur la sonde spatiale Cassini, est de 1 à 2 1019 kg, soit environ 0,4 fois la masse du satellite Mimas, le satellite principal le plus proche de la planète.

Le système d’anneaux de Saturne

Tableau : Le système d’anneaux de Saturne

Dans ce tableau, l'ordre des anneaux, arcs et divisions est fonction de leur distance au centre de Saturne, le plus proche étant l'anneau D et le plus éloigné l'anneau de Phœbé. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Les anneaux denses (A, B, C)

Les anneaux principaux, les plus denses et qui possèdent le plus de matière par unité de surface, sont les anneaux C, B et A (du plus proche au plus éloigné de Saturne). Après l’observation des anneaux A et B par Jean-Dominique Cassini en 1675, il a fallu attendre 1850 pour que William Bond et son fils George observent un troisième anneau, l’anneau C, surnommé « l’anneau de crêpe » à cause de son aspect semi-transparent rappelant ce type de tissu. Alors qu’ils s’étendent de 74 500 à 136 800 kilomètres du centre de Saturne, soit entre 1,24 et 2,27 rayons saturniens, ces anneaux ont une épaisseur estimée entre 5 et 20 mètres. Ils se trouvent à l’intérieur de la « limite de Roche » (du nom du mathématicien français Édouard Roche qui l’a mise en évidence en 1849), située vers 140 000 kilomètres pour la planète Saturne, zone en deçà de laquelle un satellite glacé de grande taille ne peut subsister. Ce dernier se disloque alors sous l’effet des forces de marée de Saturne (dues à l’attraction différentielle de la planète) qui l’emportent sur les forces de cohésion de la matière. L’épaisseur optique (grandeur qui caractérise l’opacité du milieu) de ces anneaux principaux, majoritairement constitués d’éléments de taille supérieure au centimètre, est extrêmement variable, allant de zones relativement transparentes dans l’anneau C et la division de Cassini à des régions très opaques comme dans l’anneau B.

L’anneau C, le plus interne des trois, apparaît comme une série de bandes brillantes, appelées aussi « plateaux », et de lacunes étroites, superposées à un fond continu. On y trouve aussi quelques annelets très étroits.

L’anneau B, le plus dense et le plus large, séparé de l’anneau A par la division de Cassini, présente de très nombreuses structures à petite échelle. Son bord externe est très abrupt et sa distance à Saturne n’est pas constante, variant d’environ 160 kilomètres, en raison des perturbations qu’il subit, causées par le satellite Mimas.

L’anneau A présente une multitude de structures à grande échelle, d’origine dynamique, et deux lacunes situées près de sa bordure extérieure : la lacune de Encke et celle de Keeler.

La division de Cassini, la plus grande des divisions des anneaux de Saturne, s’étendant sur quelque 4 500 kilomètres, n’est en fait pas une région complètement vide, les observations indiquant une densité de matière proche de ce qu’on trouve dans l’anneau C. De plus, comme l’anneau C, la division de Cassini présente plusieurs lacunes étroites avec, pour certaines, de fins annelets.

Les anneaux diffus (D, E, G)

Les anneaux D, G et E (du plus proche au plus éloign [...]

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Saturne, ses anneaux et quelques satellites

Saturne, ses anneaux et quelques satellites
Crédits : NASA/ JPL-Caltech/ Space Science Institute

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Le système d’anneaux de Saturne

Le système d’anneaux de Saturne
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Zone centrale de l’anneau A de Saturne

Zone centrale de l’anneau A de Saturne
Crédits : NASA/ JPL-Caltech/ Space Science Institute

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Satellite Daphnis et lacune de Keeler dans l’anneau A de Saturne

Satellite Daphnis et lacune de Keeler dans l’anneau A de Saturne
Crédits : NASA/ JPL-Caltech/ Space Science Institute

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Écrit par :

  • : directeur de recherche au CNRS, Observatoire de Paris

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Pour citer l’article

Bruno BÉZARD, « SATURNE (anneaux et satellites) », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 22 juin 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/saturne-anneaux-et-satellites/