SARURNE, LA TURBULENTE…

Et oui, ça remue drôlement sur Saturne !

Né dans des conditions similaires et quasiment les mêmes matériaux, Saturne est en quelque sorte la petite sœur de Jupiter. Cependant, les deux géantes n'ont pas la même couleur, ni les mêmes climats, et ces différences sont liées au fait que Saturne est né quelques millions d'années après Jupiter.

Malgré son apparent brun laiteux, Saturne n'est pas seulement une boule de gaz homogène. Différentes méthodes d'observation ont même révélé des saisons, une météorologie complexe, ainsi qu'une énigmatique formation hexagonale qui tourne en permanence au-dessus du pôle Nord de la planète et qui pourrait aisément contenir la Terre.

Un intérieur fluide

Le centre de Saturne est constitué d'un noyau interne très dense mais fluide, d'un rayon de 12 500 km. Au sein de ce noyau, il serait possible de mettre deux Terre côte à côte. Il s'agit probablement d'un mélange de roches et de métaux, les éléments les plus lourds qui composent la planète, sans doute enveloppé de glace. Il y règne une température de plus de 11 700 °C et une pression titanesque de 10 millions de bars. C'est pas là qu'il faut aller passer tes vacances, ma cousine ! La planète n'ayant pas à proprement parler de surface, la partie allant du noyau vers l'extérieur est composée de couches progressives. Le noyau interne est entouré d'une couche d'hydrogène métallique liquide épaisse de 20 000 km. On le qualifie de "métallique" et de "liquide", car la pression à l'intérieur de Saturne est si forte que l'hydrogène de cette couche, bien que liquide, a les propriétés d'un métal. Entre autres particularités, ce matériau est conducteur électrique. Ainsi, cette couche forme un océan interne qui pourrait être à l'origine de l'effet dynamo générant le champ magnétique de Saturne. Cette couche est enveloppée par un manteau de dihydrogène et d'hélium liquides, mais non métalliques, sur 25 000 km. Enfin, Saturne est enrobée d'une atmosphère sur un millier de kilomètres, composé d'hydrogène et d'hélium, ainsi que d'autres éléments sous forme de traces.

Une sphère brumeuse est aplatie

Saturne fait un tour sur elle-même en près de 10 heures et 45 minutes, alors que sa circonférence à l'Équateur et de 378 675 km. À titre de comparaison, avec ses 40 075 km de circonférence, la Terre met un peu moins de 24 heures à faire un tour sur elle-même.

Comme toutes les planètes du Système Solaire, Saturne n'est pas tout à fait sphérique : à cause de sa vitesse de rotation sur elle-même, elle est aplatie au niveau des pôles, un peu comme une boule de pâte maniée par un cuisinier devient, après plusieurs rotations entre ses mains, la base d'une pizza. Lorsqu'il s'agit des planètes, le phénomène est cependant moins violent et son effet bien moins prononcé. Cependant, la structure interne de Saturne est si fluide, donc malléable, que cet aplatissement polaire est le plus marqué de toutes les planètes connues, de l'ordre de 10 %. Ainsi, son rayon équatorial et de 60 268 km, alors que son rayon polaire est de 54 369 km. La différence entre le rayon polaire et le rayon équatorial de Jupiter et de 6.5 % ; elle est aux alentours de 2 % pour Uranus et Neptune. Cela semble donc être une caractéristique des planètes géantes, mais le phénomène est particulièrement marqué sur Saturne.

Autre point commun avec Jupiter, l'atmosphère de Saturne est structurée en bandes parallèles à l'Équateur. Cependant, ce phénomène est moins visible sur Saturne. Les bandes qui composent son atmosphère sont moins marquées à cause de la faible gravité de la planète : les éléments chimiques de l'atmosphère sont embrassés sur plusieurs centaines de kilomètres de profondeur, ce qui forme un mélange plus homogène et presque brumeux.

Les nuages de Saturne

L'atmosphère de Saturne est dominée par l'hydrogène, entre 75 et 85 pour cent de sa composition, que l'on trouve combiner à d'autres atomes sous forme de molécules. Le reste est principalement de l'hélium. On trouve également quelques traces d'autres éléments qui sont déterminants pour le climat de Saturne. L'un de ces éléments présents à hauteur de traces est le méthane, un gaz à effet de serre qui contribue à augmenter la température de l'atmosphère saturée saturnienne.

Bien qu'il constitue moins de 1 % de l'atmosphère de la géante, le méthane est important à plusieurs titres. De formule CH4 la molécule de méthane est composée d'un atome de carbone et de quatre atomes d'hydrogène. Or cette molécule est photodissociée par le rayonnement ultraviolet du soleil. Cela signifie que les ultraviolets cassent les molécules de méthane, ce qui produit de nouvelles molécules. Ces molécules sont qualifiées d'"hydrocarbures", car elles sont une association d'hydrogènes et de carbone. Les hydrocarbures ainsi formés sont, entre autres, l'acétylène (C2H2), l'éthane (C2H6), l'éthylène (C2H4), le méthyle (CH3), etc.…. Ils participent à leur tour au réchauffement de la haute atmosphère de Saturne en absorbant l'énergie solaire. Dans l'atmosphère de Saturne, les éléments chimiques sont naturellement associés à l'hydrogène, puisque celui-ci y est omniprésent.

En plus du méthane, ces liaisons forment des molécules d'ammoniaque (NH3), de la phosphine (PH3), du sulfure d'hydrogène (H2S) ou encore de la vapeur d'eau (H2O). Lorsque ces éléments se condensent, il forme des nuages ou des brumes stratosphériques. Certaines de ces molécules se combinent également entre elles, comme l'eau et l'ammoniaque dont l'association forme l'hyposulfite d'ammonium (NH4SH).

Un climat turbulent

Sur Terre, la chaleur solaire fait s'évaporer les océans, ce qui donne naissance aux nuages et à la pluie. Mais Saturne est trop éloignée du soleil pour que se mettre en place un processus similaire. La chaleur qui alimente sa machine climatique provient de l'énorme pression atmosphérique qui chauffe aujourd'hui encore son noyau. Les nuages de Saturne circulent dans le système des bandes parallèles à l'Équateur au pôle Nord, ces bandes dessinent un hexagone régulier. Chacun de ces six côtés est plus long que le diamètre de la Terre. Il s'agit en fait d'un gigantesque ouragan, au centre duquel se trouve un énorme vortex qui s'enfonce à une centaine de kilomètres dans l'atmosphère Saturnienne. Cet hexagone tourne sur lui-même à peu près au même rythme que la planète, et sa forme est permanente, car il n'y a pas de surface planétaire en dessous pour en perturber le contour.

Au pôle sud de Saturne, on ne trouve pas d'hexagone, mais il y a tout de même un cyclone qui pourrait aisément contenir la Terre. Les vents y circulent à 550 à 1 800 km/h, et les scientifiques estiment qu'il en est ainsi depuis des milliards d'années, car, comme l'Hexagone du pôle Nord, le cyclone du pôle sud est stationnaire.

Des vents plus rapides encore ont été observés dans la haute atmosphère de Saturne. Certains ont été enregistrés à plus de 1 800 km/h. Ces vents sont les seconds plus rapides du système solaire après ceux de Neptune. Sur Terre, les vents les plus rapides sont ceux des tornades, qui peuvent dépasser les 400 km/h.

En 2010, la sonde Cassini a observé sur Saturne un orage large de prêt de 7000 km et dont la traîne faisait presque le tour de la planète, à une latitude de 32° Nord. Il s'agit d'un type de phénomène très rare appelé "Grande Tache blanche". Les précédentes Grandes Taches blanches furent observées en 1876, 1903, 1933, 1960, 1990 et 2006. Celle de 2010 a duré sept mois, et ses éclairs, dans la phase la plus forte de l'événement, se comptaient par dizaines à la seconde et étaient 10 000 fois plus intenses que lors des orages Terrestres. Autre différence notable, Saturne n'ayant pas de surface solide, les éclaircies expriment à l'intérieur des nuages.

Ci-dessous un petit film de 7mn 11s qui explique bien l'atmosphère très mouvementé de Saturne

Aurores et champ magnétique

Le champ magnétique d'une planète ressemble à une méduse dont la tête est dirigé vers son étoile et donc à l'opposé des tentacules se rejoignent. Cette "méduse" protège la planète des particules chargées électriquement de l'étoile qui sont transportées par les vents stellaires. La planète se trouve à la jonction entre la tête de la méduse et ses tentacules. Les particules suivent les courbes de la tête de la méduse et certaines atteignent l'atmosphère de la planète au niveau de cette jonction. Ces entrées sont les pôles magnétiques de la planète, et ce sont les lieux où se forment les aurores polaires.

Sur Terre, ces aurores donnent lieu à de spectaculaires phénomènes lumineux. Les particules électriques révèlent la composition de l'atmosphère qu'ils traversent en l'interprétant par des ondes lumineuses allant du vert au violet. Ainsi, la lumière verte des aurores trahit la présence d'oxygène sur Terre.

Les particules chargées qui pénètrent Saturne au niveau de ses pôles rencontrent une atmosphère principalement composée d'hydrogène. Aussi les aurores produites s'exprimant en rouge et en violet pour ce qui est de la partie visible à l'œil humain du spectre lumineux, mais aussi en infrarouge et en ultraviolet. Ces aurores peuvent durer plusieurs jours. Elle serait en partie influencées par les satellites de la planète dans un mécanisme encore mal connu des chercheurs.