Cassini est la sonde spatiale la plus sophistiquée jamais construite. Lancée en 1997 en tant que mission conjointe NASA / Agence spatiale européenne, il a fallu sept ans pour se rendre à Saturne. Depuis lors, il tourne autour de la sixième planète contre le soleil, renvoyant des données d'une immense valeur scientifique et des images d'une beauté magnifique.
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Cassini commence maintenant une dernière campagne. Surnommée la grande finale, elle se terminera le 15 septembre 2017 avec la sonde plongeant dans l'atmosphère de Saturne, où elle brûlera. Bien que trois engins spatiaux aient visité Saturne dans les années 1970 et 1980, mes collègues scientifiques et moi-même n'aurions jamais pu imaginer ce que la sonde spatiale Cassini découvrirait lors de son séjour sur la planète aux anneaux lors de son lancement il y a 20 ans.
Une grosse tempête se lève sur le visage de Saturne. Au moment où cette image a été prise, 12 semaines après le début de la tempête, elle s’était complètement enroulée autour de la planète. (NASA / JPL-Caltech / SSI, CC BY) Une planète de changement dynamique
Des tempêtes massives apparaissent périodiquement dans les sommets des nuages de Saturne, connus sous le nom de «grands points blancs», observables par les télescopes terrestres. Cassini est au premier rang de ces événements. Nous avons découvert que, tout comme les orages de la Terre, ces tempêtes contiennent de la foudre et de la grêle.
Cassini est en orbite autour de Saturne depuis assez longtemps pour pouvoir observer les changements saisonniers qui entraînent des variations dans ses conditions météorologiques, similaires aux saisons sur Terre. Des tempêtes périodiques apparaissent souvent à la fin de l'été dans l'hémisphère nord de Saturne.
En 2010, au nord du printemps, une tempête inhabituellement précoce et intense est apparue dans les sommets des nuages de Saturne. C’était une tempête d’une telle immensité qu’elle entourait la planète entière et durait près d’un an. Ce n’est que lorsque la tempête a mangé sa propre queue qu’elle a finalement été pulvérisée et fanée. L'étude de telles tempêtes et leur comparaison avec des événements similaires sur d'autres planètes (pensez à la Grande tache rouge de Jupiter) aident les scientifiques à mieux comprendre les conditions météorologiques dans l'ensemble du système solaire, même sur Terre.
Après avoir fait des centaines d’orbites autour de Saturne, Cassini a également été en mesure d’examiner en profondeur d’autres caractéristiques uniquement visibles de la Terre ou de sondes antérieures. Des rencontres rapprochées avec Titan, la plus grande lune de Saturne, ont permis aux navigateurs d'utiliser la gravité de la lune pour réorienter l'orbite de la sonde afin qu'elle puisse basculer au-dessus des pôles de Saturne. En raison du fort champ magnétique de Saturne, les pôles abritent de magnifiques aurores, tout comme celles de la Terre et de Jupiter.
Le vortex à six faces de Saturne au pôle nord de Saturne, appelé "l'hexagone". Il s'agit d'une superposition d'images prises avec différents filtres, avec différentes longueurs d'onde de couleurs assignées à la lumière. (NASA / JPL-Caltech / SSI / Université de Hampton, CC BY) Cassini a également confirmé l'existence d'un étrange vortex polaire en forme d'hexagone aperçu par la mission Voyager en 1981. Le vortex, une masse de gaz tourbillonnante ressemblant beaucoup à un ouragan, est plus grand que la Terre et a une vitesse maximale de 220 mph.
Accueil à des dizaines de mondes divers
Cassini a découvert que Saturne avait 45 lunes de plus que les 17 précédemment connues, le total étant maintenant de 62.
Le plus grand, Titan, est plus grand que la planète Mercure. Il possède une atmosphère dense et riche en azote avec une pression de surface une fois et demie supérieure à celle de la Terre. Cassini a pu sonder sous la couverture nuageuse de cette lune, en découvrant les rivières se déversant dans les lacs et les mers et se reconstituant sous la pluie. Mais dans ce cas, le liquide n'est pas de l'eau, mais du méthane et de l'éthane liquides.
Image en fausses couleurs de Ligeia Mare, le deuxième corps de liquide connu sur Titan, la lune de Saturne. Il est rempli d'hydrocarbures liquides. (NASA / JPL-Caltech / ASI / Cornell, CC BY) Cela ne veut pas dire que l'eau n'y est pas abondante - mais il fait si froid sur Titan (avec une température de surface de -180) que l'eau se comporte comme de la roche et du sable. Bien que Titan ait tous les ingrédients pour la vie, Titan est essentiellement une «Terre gelée», piégée à ce moment-là avant que la vie ne puisse se former.
La sixième plus grande lune de Saturne, Encelade, est un monde glacé d'environ 300 milles de diamètre. Et pour moi, c'est le site de la découverte la plus spectaculaire de la mission.
La découverte a commencé humblement, avec un curieux coup d'œil dans les lectures de champ magnétique lors du premier survol d'Encelade en 2004. Lorsque Cassini est passé au-dessus de l'hémisphère sud de la lune, il a détecté d'étranges fluctuations du champ magnétique de Saturne. L'équipe de magnétomètre Cassini en a déduit qu'Enceladus devait être une source de gaz ionisé.
Intrigués, ils ont demandé aux navigateurs Cassini de faire un survol encore plus rapproché en 2005. À notre grand étonnement, les deux instruments conçus pour déterminer la composition du gaz traversé par le vaisseau spatial, le spectromètre à plasma Cassini (CAPS) et la masse ionique et neutre Spectrometer (INMS), a déterminé que Cassini traversait de manière inattendue un nuage d’eau ionisée. Issus de fissures dans la glace au pôle sud d’Enceladus, ces panaches d’eau jaillissent dans l’espace à une vitesse pouvant atteindre 800 km / h.
Je fais partie de l’équipe qui a fait de l’identification positive de l’eau et je dois dire que c’est le moment le plus excitant de ma carrière professionnelle. En ce qui concerne les lunes de Saturne, tout le monde pensait que toute l'action se déroulerait à Titan. Personne ne s'attendait à ce que Encelade, petit et modeste, réserve des surprises.
L'activité géologique en temps réel est assez rare dans le système solaire. Avant Encelade, le seul monde actif connu au-delà de la Terre était la lune Io de Jupiter, qui possède des volcans en éruption. Trouver quelque chose qui ressemble à Old Faithful sur une lune de Saturne était pratiquement inimaginable. Le fait que tout a commencé avec le fait que quelqu'un ait remarqué une lecture étrange dans les données de champ magnétique est un merveilleux exemple de la nature fortuite de la découverte.
Le bassin de geysers situé au pôle sud d’Enceladus, avec ses panaches d’eau illuminés par la lumière du soleil. (NASA / JPL-Caltech / Institut des sciences spatiales, CC BY) L'histoire d'Encelade ne fait que devenir plus extraordinaire. En 2009, les panaches ont été directement imagés pour la première fois. Nous savons maintenant que l'eau d'Enceladus constitue la plus grande composante de la magnétosphère de Saturne (la zone d'espace contrôlée par le champ magnétique de Saturne), et que les panaches sont responsables de l'existence même du vaste anneau E de Saturne, le deuxième anneau extérieur de la planète.
Plus étonnant encore, nous savons maintenant que sous la croûte d’Enceladus se trouve un océan mondial de molécules d’eau salée liquide et organiques, toutes chauffées par des bouches hydrothermales situées sur le fond de la mer. Une analyse détaillée des panaches montre qu'ils contiennent des hydrocarbures. Tout cela indique la possibilité qu'Encelade soit un monde océanique abritant la vie, ici même dans notre système solaire.
Lorsque Cassini plonge dans les nuages de Saturne plus tard cette année, cela marquera la fin de l’une des missions de découverte les plus réussies de l’humanité.
Les scientifiques envisagent maintenant des missions ciblées sur Titan, Enceladus ou peut-être les deux. L'une des leçons les plus précieuses que l'on puisse tirer de Cassini est la nécessité de continuer à explorer. Même si nous avons appris du premier vaisseau spatial à atteindre Saturne, rien ne nous a préparés à ce que nous trouverions avec Cassini. Qui sait ce que nous allons trouver ensuite?
Cet article a été publié à l'origine sur The Conversation.
Dan Reisenfeld, professeur de physique et d'astronomie à l'Université du Montana
