Saturne

Planète du Système solaire, la sixième des planètes principales de ce système dans l'ordre croissant des distances au Soleil et la deuxième, après Jupiter, par la masse et le volume.

La plus lointaine des planètes observées depuis l'Antiquité, Saturne a marqué les confins du Système solaire jusqu'à la découverte d'Uranus, en 1781. Cette planète est beaucoup mieux connue depuis qu'elle a été survolée par les sondes spatiales américaines Pioneer 11 en 1979, Voyager 1 en 1980 et Voyager 2 en 1981. Une nouvelle étape dans sa connaissance est en cours grâce à la sonde Cassini, qui s'est satellisée autour de Saturne le 1^er juillet 2004 pour l'étudier pendant quatre ans.

Atmosphère

Par sa masse imposante (95 fois environ celle de la Terre), son grand diamètre (9 fois environ celui de la Terre), sa composition et sa structure, Saturne présente de nombreuses analogies avec Jupiter. Comme cette dernière, Saturne n'a pas de surface solide et est entourée d'une atmosphère épaisse, à base d'hydrogène et d'hélium auxquels s'ajoutent du méthane et de l'ammoniac. Une intense photochimie conduit, par dissociation du méthane, à la formation de nombreux hydrocarbures. Au sommet des nuages, la température est voisine de −180 °C. À l'instar de Jupiter, la planète tourne rapidement sur elle-même, ce qui crée une intense circulation atmosphérique est-ouest, avec des vents pouvant souffler à plus de 1 400 km/h au niveau de l'équateur, et des structures nuageuses étirées parallèlement à l'équateur en bandes alternativement sombres (plus froides) et claires (moins froides), le phénomène étant toutefois moins marqué que sur Jupiter.

Structure interne

La structure interne de Saturne s'apparente vraisemblablement à celle de Jupiter, mais la plus forte proportion d'hydrogène se traduit, pour la planète, par une densité moyenne plus faible (0,69, la densité de l'eau étant prise pour unité, ce qui signifie que Saturne pourrait flotter s'il existait un océan assez vaste pour la contenir). La majeure partie du globe serait constituée d'un mélange d'hydrogène et d'hélium, d'abord liquides jusque vers 30 000 km de profondeur puis sous une phase métallique. La lente migration de l'hélium, plus lourd que l'hydrogène, vers les régions profondes, constitue une source d'énergie interne susceptible d'expliquer pourquoi Saturne émet 3 fois plus d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil. Au centre existerait un noyau dense, rocheux, d'environ 12 000 km de rayon.

Champ magnétique

Saturne possède un champ magnétique dipolaire, découvert en 1979 par la sonde Pioneer 11, dont l'axe est presque confondu avec l'axe de rotation de la planète. Comme celui de Jupiter, il prendrait naissance dans la couche d'hydrogène métallique et serait entretenu par la rotation rapide de la planète. Bien que nettement plus faible (il est deux fois inférieur au champ terrestre), il est suffisant pour engendrer une magnétosphère étendue, qui a été mise en évidence par les sondes Voyager.

Les anneaux

L'une des particularités de Saturne tient au vaste système d'anneaux qui l'entoure, découvert par Huygens en 1655. Ce système s'étend, dans le plan équatorial de la planète, jusqu'à plus de 300 000 km du centre de Saturne, mais avec une épaisseur inférieure à 1 km. De la Terre on n'a pu identifier que sept anneaux distincts, désignés par des lettres majuscules (A, B, C… ; seuls les deux premiers, très brillants, sont aisément visibles avec de petits instruments) et séparés par des divisions sombres, mais les photographies à haute résolution recueillies par les sondes spatiales révèlent que ces anneaux se subdivisent en fait en une multitude de très fins annelets. Ceux-ci sont constitués de blocs de glace « sale » (glace mêlée à des poussières, des fragments minéraux, etc.) qui gravitent indépendamment sur des orbites voisines, comme autant de petits satellites. Ils se différencient principalement par la densité de matière et les dimensions des corps qu'ils renferment (de quelques micromètres à plusieurs mètres). Sur les images spatiales, on y distingue de nombreuses irrégularités : variations d'épaisseur, hétérogénéités dans la distribution de matière, longues structures radiales temporaires tournant avec le champ magnétique, etc.

Pour certains, les anneaux seraient issus du morcellement d'un ou de plusieurs gros satellites qui, gravitant à proximité immédiate de Saturne, se brisèrent sous l'effet des forces de marée auxquelles ils étaient soumis. Pour d'autres, il s'agit plutôt de résidus de formation de la planète elle-même. Mais les deux processus ont pu se conjuguer.

Les satellites

On a identifié à ce jour autour de Saturne une famille de plus de 30 satellites. Le plus gros, Titan, avec un diamètre de 5 150 km, a les dimensions d'une planète tellurique ; les plus petits ont moins de 10 km de diamètre. Certains se trouvent en bordure d'anneaux dont ils confinent la matière entre d'étroites limites (« satellites bergers »).