Le Repaire des Sciences
Sciences Physiques et Chimiques

 

 

 

 

     Pourquoi certaines planètes ont-elles des anneaux, et pas la nôtre ?



 

    Même les plus blasés des amateurs de sensations fortes ne peuvent pas rester insensibles, lorsque l'oeil collé à l'oculaire d'un télescope, ils découvrent l'image tremblotante de Saturne. Elle apparaît alors comme une délicate et minuscule structure géométrique, dont on perçoit le volume et l'incroyable symétrie. Un vrai jouet d'enfant: une balle au centre parfait d'un cerceau...

Saturne: ©Cassini-Huygens
Sur cette image, que seule une sonde orbitant autour de la planète peut capturer, le Soleil est à gauche. Vous percevez l'ombre du globe sur ses anneaux, et l'ombre des anneaux sur la planète. Celle-ci fait neuf fois le diamètre de la Terre, le diamètre de cette image représente la distance Terre-Lune...

De quoi sont constitués ces anneaux? De milliards de blocs de glace, de poussières et de grains divers.

Petite description rapide, à propos des anneaux Saturniens:

Anneaux de Saturne: ©NASA
Il y a deux choses frappantes à propos de ces anneaux: leur faible épaisseur (moins de 1km alors qu'ils font 300000km de diamètre , c'est l'équivalent d'une feuille de papier de 30m de diamètre...), et leur structure en anneaux multiples et concentriques (entre les anneaux A et B par exemple, la célèbre division de Cassini)

Maintenant, pourquoi des anneaux? Ce qui est relativement compréhensible, c'est que si un gros satellite s'approche trop près de la planète principale, il peut être détruit par les forces de marée :

Forces de marée et limite de Roche
Loin de la planète, A et B resteraient collés l'un à l'autre par leurs forces de gravité mutuelles ainsi que par leurs forces de cohésion (l'adhérence des morceaux entre eux, comme par exemple dans le cas de deux boules de neige collées l'une à l'autre). Mais en s'approchant de la planète, le morceau le plus proche sera plus attiré que le plus lointain. Un tiraillement se produit alors entre les deux, qui conduit à la dislocation du satellite quand la différence de force d'attraction de la planète l'emporte sur les forces internes du corps satellisé. Autour de chaque planète, existe ainsi une frontière baptisée limite de Roche. Les anneaux Saturniens sont intégralement à l'intérieur de cette limite. Ce qui fait que certains voient les anneaux comme un assemblage de grains et de blocs ne pouvant pas donner naissance à un "vrai" satellite...

 

La finesse des anneaux de Saturne ©Cassini-Huygens
Pourquoi des anneaux aussi minces? Quand une planète se forme à partir d'un gros tas de poussières diverses, sous l'action de la gravitation, un mouvement de rotation de l'ensemble finit par se produire: les plus gros grains imposant le "rythme" initial. Puis, petit à petit, sous l'action des collisions et frottements des grains les uns sur les autres, le nuage primordial s'aplatit progressivement et se transforme en galette, s'amincissant de plus en plus. C'est aussi la raison pour laquelle notre système solaire est tout plat. D'ailleurs, la ceinture d'astéroïdes située entre Mars et Jupiter peut être considérée comme un système d'anneaux (un peu mités...) du Soleil.

Pourquoi des divisions dans les anneaux? C'est à cause de phénomènes de résonance... J'essaie d'expliquer: Pour la division de Cassini par exemple, si un caillou quelconque orbite à l'intérieur, sa période de rotation sera la moitié de celle du satellite Mimas. Donc, pendant que le caillou fait deux tours, Mimas en fait un. Mais Mimas agit gravitationnellement sur le caillou, en le tirant d'un côté puis de l'autre à chaque tour de ce petit bloc. Il finit alors par ménager un espace au milieu des poussières qui tournent plus lentement "au-dessus" de lui et plus vite "en-dessous". Comme d'autres résonances sont possibles (3 pour 1; 5 pour 3 etc...) et que Saturne compte de nombreux satellites, ce n'est plus si étonnant que les anneaux soient si finement divisés en annelets concentriques.

Pourquoi la Terre n'a t-elle pas d'anneaux? En, effet, pourquoi en sommes nous privés alors que les quatre géantes sont richement dotées? (mais que fait le gouvernement?)...

Jupiter ©NASA Les anneaux discrets de Jupiter...
Uranus ©NASA ... Ceux d'Uranus...
Neptune ©NASA ... Et ceux de Neptune.

Il semble que les anneaux planétaires aient une faible durée de vie. Les frottements et collisions finissent par ralentir les particules, et les font tomber sur la planète mère. La Terre en a peut-être bien possédés dans le passé, mais ils ont disparu depuis. Ceux des planètes géantes sont donc soit récents, soit renouvelés en permanence. En fait, les géantes ayant de nombreux satellites, ceux-ci peuvent être une source de poussières et de gravats divers pouvant contribuer à l'entretien des anneaux. Les planètes telluriques, plus légères, n'ont pas de telles sources d'approvisionnement.

De plus, les géantes sont situées dans les zones fraîches du système solaire, (ce qui n'est pas un hasard d'ailleurs). Les anneaux étant constitués d'une grosse majorité de glace, elle peut survivre plus facilement dans ces contrées frigorifiantes. Des comètes en pleine forme (riches en glaces de toutes sortes) peuvent aussi alimenter ces systèmes annulaires. Autour de la Terre, il y a belle lurette que les glaçons auraient disparu.

Quand même, cela pourrait être joli des anneaux autour de notre planète... Mais cela gênerait sans doute un peu l'observation des étoiles finalement... Donc, ne nous plaignons pas.