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La NASA passe l'anneau de Saturne à la sonde Cassini

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Une vue de Saturne par en dessous, par la sonde Cassini.
Une vue de Saturne par en dessous, par la sonde Cassini.
- NASA

Après 13 ans de loyaux services, la sonde Cassini va passer derrière les fameux anneaux de Saturne, avant d'aller se désintégrer dans sa haute atmosphère. Retour sur cette aventure spatiale en compagnie de l'astrophysicien André Brahic, pionnier de la mission Cassini-Huygens, à l'aide d'archives.

"Arrivée à Saturne en 2004, la mission Cassini devait se terminer en 2008. Tout se passe bien, on continue jusqu’en 2010. Tout va bien encore, nous devrions continuer jusqu’en 2017. Ensuite on devrait dépouiller [les données] jusqu’en 2025", racontait le célèbre astrophysicien André Brahic, inlassable conteur et vulgarisateur scientifique, en 2014 dans La Marche des sciences. La sonde Cassini a beau avoir explosé les records de longévité (à l'exception du robot Opportunity sur Mars), sa mission touche à sa fin : après 13 ans à orbiter autour de Saturne, elle va entamer le 22 avril son baroud d'honneur. La sonde spatiale doit, dès ce samedi, entreprendre une manœuvre risquée et infléchir son orbite pour passer entre Saturne et ses anneaux, au total 22 fois, avant de plonger dans la haute atmosphère de Saturne pour s'y désintégrer. Retour sur l'histoire de cette sonde et de ses grandes découvertes, en compagnie d'André Brahic, décédé en mai dernier, grâce aux archives de France Culture.

A LIRE : André Brahic, l'homme qui a découvert les anneaux de Neptune, est mort

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La sonde Cassini effectuera 22 orbites entre Saturne et ses anneaux, pour son grand final.
La sonde Cassini effectuera 22 orbites entre Saturne et ses anneaux, pour son grand final.
- NASA/JPL-Caltech

Un anneau pour les amener tous

En 1997, lorsque la sonde Cassini-Huygens est lancée, les astronomes ont déjà pu observer les anneaux de Saturne grâce à la sonde "Voyager". Et les résultats sont bien différents de leurs attentes, comme le racontait André Brahic en 2011 dans A Voix Nue : "Les anneaux ont mauvaise réputation : c’est pour les astronomes amateurs, pour les enfants qui font des dessins, ça ne fait pas sérieux de travailler sur les anneaux, donc je ne l’ai avoué à personne. [...] Puis je découvre que Maxwell , qui a écrit les fameuses équations de Maxwell, qui sont le fondement de l'électromagnétisme, a commencé sa carrière en étudiant les anneaux. [...] En plaisantant je dis que Maxwell a étudié les anneaux et que c’était trop compliqué : il est passé à un sujet plus simple, l’électromagnétisme, qu’il a inventé. Poincaré, pareil : il a pratiquement trouvé la relativité générale, il a étudié les anneaux et n’a pas été jusqu’au bout. [...] Ces auteurs ont commencé à étudier cela, ont écrit des équations et ont essayé de comprendre pourquoi les anneaux étaient homogènes à bord très doux comme on le voit de la terre. Donc je me suis attaqué à ce problème et j’ai trouvé une solution. [...] J’étais ravi, mon nombril avait une taille assez importante ! A l’université on me nomme professeur donc j’étais content. Les américains qui lancent cette sonde "Voyager", en route vers Saturne, m’invitent à bord de la sonde, alors que la compétition était sauvage, sans que je demande rien."

On va sur place, on regarde avec Voyager : les anneaux sont hétérogènes à bord très nets, le contraire de ce que j’avais trouvé après 6 ans d’efforts !

Visite des monstres Jupiter et Saturne, avec André Brahic (A Voix Nue, 2011)

28 min

Daphnis, une des lunes de Saturne, crée des vagues dans les anneaux de la géante gazeuse.
Daphnis, une des lunes de Saturne, crée des vagues dans les anneaux de la géante gazeuse.
- NASA

La découverte laisse André Brahic avec l'envie de retourner sur Saturne et d'observer les anneaux de plus près :

Nous sommes réunis à 14 dans un bureau au moins de juin 1980 pour dire : "Si on retournait auprès de Saturne ? Si on tournait autour ?" Ça c’est la mission Cassini. Mes collègues ont dit : "Tu es fou ! C’est trop cher ! C’est trop loin ! C’est trop difficile !" Je leur ai dit, me souvenant des slogans des années 60 : "Il suffit de dire qu’une chose est impossible pour qu’elle le devienne". André Brahic

Les observations effectuées par la sonde Voyager ont attisé l'intérêt des astronomes pour Saturne. Ils ont non seulement réalisé que les anneaux étaient plus complexes qu'imaginé, mais ils ont également compris l'influence du satellite Titan. Il reste cependant beaucoup à découvrir : dans les années 1980, les crédits sont débloqués pour une mission d'envergure qui doit étudier les différents types de corps saturnien (anneaux, Titan, et les autres lunes), mais également la composition de la planète, ainsi que toutes les interactions entre ses différents éléments. Ce sera la mission Cassini-Huygens, nommée d'après Jean-Baptiste Cassini, spécialiste de Saturne et directeur de l'Observatoire de Paris, et Christian Huygens, découvreur de l'anneau de Saturne et de Titan.

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Une coalition internationale se met au travail : l'orbiteur Cassini sera dirigé par la NASA, alors que l'atterrisseur Huygens, chargé de se poser sur Titan, sera contrôlé par l'ESA. La mission décolle en octobre 1997 et atteint son but six ans plus tard, en 2004. Au passage, elle a fourni près de 26 000 clichés de Jupiter.

Ces points de lumière dans le ciel sont devenus sous nos yeux des mondes à part entière avec des volcans, des montagnes, des vallées, etc. Imaginez qu’on soit à l’avant de la caravelle de Christophe Colomb et qu’on découvre des terres nouvelles qui ne ressemblent à rien de ce que nous avions imaginé. André Brahic, dans La Marche des sciences

André Brahic, superstar (La Marche des sciences, 2014)

55 min

L'arrivée de la sonde Cassini-Huygens près des anneaux de Saturne permet de mieux en comprendre la structure, en plus de fournir des clichés qui sont parmi les plus beaux de la NASA. Les scientifiques peuvent alors observer l'effervescence qui agite ce gigantesque disque de 360 000 km de diamètre : vagues, collisions et accumulations de matières en modifient la structure. Les analyses spectroscopiques permettent de confirmer que ces anneaux sont constitués de 95 % et de 99 %, de particules de glace. Reste à savoir comment ils se sont formés. Les derniers instants de la sonde, avant son grand plongeon, devraient permettre de confirmer les deux principales hypothèses en effectuant une "pesée" : en déduisant le champ de gravité, et par extension la masse des anneaux, les scientifiques de la NASA et de l'ESA pourraient parvenir à en déduire s'ils proviennent d'un ancien satellite ou d’un objet de la ceinture de Kuiper détruit par des effets de marées ou d'une collision entre deux lunes de Saturne.

Les anneaux de Saturne rayés par les ombres de deux satellites, Mimas (en bas) et Janus (au centre).
Les anneaux de Saturne rayés par les ombres de deux satellites, Mimas (en bas) et Janus (au centre).
- NASA/JPL/Space Science Institute

62 lunes à explorer

Après ses derniers passages au niveau des anneaux, l'engin sera précipité dans la planète géante et finira déchiqueté sous l'effet des pressions de la haute atmosphère de Saturne. Laissée à elle-même, la sonde, bientôt à court de carburant, aurait pu finir par rencontrer l'un des satellites de la géante gazeuse. Or les lunes Titan ou Encelade sont considérées comme des candidates potentielles pour l'émergence de la vie : détruire Cassini, c'est éviter ainsi toute forme de contamination par des microbes terrestres restés à bord.

Si les scientifiques ont pris cette décision, c'est justement grâce aux données fournies par Cassini sur les nombreux satellites de la planète aux anneaux : "Nous sommes maintenant à 62 satellites de Saturne, donc il y a du monde, affirmait ainsi André Brahic en 2011 dans A Voix Nue. Nous en découvrons pratiquement chaque mois. Nous donnons aux satellites de Saturne le nom et des titans et des géants dans la légende de Saturne."

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En 2005, quand Huygens se pose sur Titan "sur un sol semblable à de la crème brûlée", comme le qualifient les journaux radio de l'époque, les scientifiques de l'ESA découvrent alors un monde nouveau sous la couche de nuages. "On essaye d'en comprendre la chimie, les découvertes se succèdent sans arrêt. En 2005 on était surpris, racontait André Brahic dans Hors-Champs en 2009, il fallait tout refaire. Mes collègues m'avaient dit "Le sol est liquide", en fait il n'est pas liquide on peut marcher dessus. Mais il y a des lacs ! Ces lacs, on croyait qu'ils n'existaient pas, on les a trouvés il y a un an..."

André Brahic dans Hors Champs (2009)

7 min

Des vues aériennes de Titan prises par la sonde Huygens lors de sa descente, le 14 janvier 2005.
Des vues aériennes de Titan prises par la sonde Huygens lors de sa descente, le 14 janvier 2005.
- ESA/NASA/JPL/University of Arizona

En se posant sur Titan, la sonde devient l'un cinq des objets humains à s'être posé avec succès sur un lieu extraterrestre (avec la Lune, Vénus, Mars et la comète Tchourioumov-Guérassimenko) et détient depuis le record d'une construction humaine posée le plus loin de la Terre. Et si la sonde Huyggens cesse d'émettre au bout de quelques heures en raison des conditions sur Mars (des rivières de méthane, une température à moins 200°C), la sonde Cassini poursuivra, elle, l'exploration du système saturnien pendant encore 12 ans : "Le monde de Saturne, c’est 10 000 fois le monde de la Terre, soulignait André Brahic, toujours dans A Voix Nue. Ses anneaux sont passionnants, mais les satellites sont étonnants : Japet et ses bourrelets, Titan et ses lacs de méthane, Hypérion et son mouvement irrégulier... Et Encelade, cette toute petite lune qui devrait être inerte et morte, en fait il y a des geysers actifs, et sous la surface d’Encelade, frôlant la surface, il y a une mer d’eau liquide, et il y a trois phénomènes : de l’énergie, de l’eau liquide, et nous avons une chimie organique complexe : de l’éthane, de l’acétylène, du cyanure, de l’hydrogène… Et ce sont ces trois conditions qu’il faut pour que la vie existe. La grande question c’est qu’est-ce qu’il se passe dans les mers d’Encelade ? Je ne vais pas vous dire qu’il y a des baleines ou des dauphins, mais il ne m’étonnerait pas qu’il y ait un endroit où il y ait quelques bactéries, quelques virus. En tout cas le chaînon manquant que nous cherchons entre la matière de la roche et la matière animée de la biologie. [...] Nous sommes loin d’arriver au bout de toutes ces surprises que nous réservent ces mondes merveilleux."

Sous la couche de glace d'Encelade, la vie pourrait bien exister.
Sous la couche de glace d'Encelade, la vie pourrait bien exister.
- NASA

Tenus dès 2011, ces propos ont trouvé confirmation lors d'une conférence de presse donnée vendredi dernier par la NASA : la composition chimique de ces fameux geysers indiquerait bel et bien la possibilité de pistes de vie sur Encelade. Mais pour en avoir le cœur net, il faudra envisager de nouvelles missions. En septembre, après 13 ans de bons et loyaux services, Cassini cessera définitivement d'observer Saturne, ses anneaux et ses lunes. Les informations que la sonde a fournies feront quant à elle le bonheur des scientifiques pendant encore une dizaine d'années. Et les photos de Saturne et de ses anneaux continueront de ravir les passionnés comme les amateurs.

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On découvre des mondes nouveaux, et ce que je trouve extraordinaire c’est que quand vous lisez les journaux de l’époque, on en parle ! [...] C’est un peu comme si le jour où Christophe Colomb découvre l’Amérique, le journal vous dit qu'untel devient ministre. Tout le monde a oublié le nom du ministre, mais tout le monde se souvient de Christophe Colomb. Ça va changer totalement notre civilisation, notre manière de voir les choses : la Terre est comparée à ces planètes. Si on veut comprendre mieux la Terre, ça n’est pas en restant le nez au ras-des-pâquerettes qu’on va le résoudre. C’est en allant à l’extérieur et en comparant des objets qui sont plus gros, plus chauds, plus petits, plus froids, plus denses, moins denses. [...] La nouvelle frontière, ce n’est plus dans l’Ouest américain, la nouvelle frontière, elle est dans le monde des planètes et des étoiles. André Brahic

Une vue d'artiste représentant le passage de la sonde Cassini entre Saturne et ses anneaux.
Une vue d'artiste représentant le passage de la sonde Cassini entre Saturne et ses anneaux.
- NASA/JPL-Caltech