En théorie, déterminer la durée d'une journée sur une planète est assez simple: il suffit de mesurer le temps qu'il faut pour effectuer une rotation complète. Faire cela avec le géant gazier Saturne s'est toutefois avéré être un casse-tête astronomique.
La surface de la planète est plus ou moins sans relief, ce qui signifie qu'il n'y a pas de montagnes ou de cratères pour marquer une rotation complète. Le champ magnétique de Saturne est inhabituel, empêchant les scientifiques d'utiliser des mesures électromagnétiques pour déterminer la rotation. Mais en utilisant les données de la sonde Cassini, qui n’a pas été oubliée, les chercheurs ont étudié les anneaux emblématiques de la planète pour déterminer une journée de 10 heures, 33 minutes et 38 secondes, ont rapporté les équipes dans le journal Astrophysical Journal .
Meghan Bartels de Space.com rapporte que les chercheurs ont utilisé le système d'anneaux de la planète, composé de poussière spatiale, de roches et de particules de glace, à la manière d'un sismomètre. L'idée a été proposée pour la première fois en 1982 et élargie en 1990, mais elle n'a pas pu être testée avant que le vaisseau Cassini ne commence à explorer les anneaux de près. La théorie était que l'intérieur de Saturne vibre à des fréquences qui provoquent des variations de son champ gravitationnel. Les chercheurs ont supposé que les particules contenues dans les anneaux enregistreraient ces modifications minimes du tirant de gravité en tant que motif d'onde, qui pourraient ensuite être utilisées pour déterminer la vitesse de rotation de la planète.
«Les chercheurs ont utilisé les ondes dans les anneaux pour scruter l'intérieur de Saturne et ont révélé cette caractéristique fondamentale longtemps recherchée de la planète», a déclaré la scientifique du projet Cassini, Linda Spilker, dans un communiqué de presse de la NASA. «Et c'est un résultat vraiment solide. Les anneaux ont retenu la réponse.
Lorsque les sondes Voyager ont survolé Saturne en 1980 et 1981, les chercheurs ont utilisé des lectures de champ magnétique pour estimer la durée d'une journée à 10 heures, 39 minutes et 23 secondes. Lorsque Cassini a atteint la planète, il a également utilisé des mesures de champ magnétique pour estimer la durée d'une journée, en obtenant une plage de résultats allant de 10 heures et 36 minutes à 10 heures et 48 minutes.
Les légères divergences sont dues au fait que le champ magnétique de Saturne est presque parfaitement aligné avec son axe de rotation, contrairement aux champs magnétiques de planètes comme la Terre, Jupiter, Uranus et Neptune, qui sont un peu de travers. Lorsqu'un champ magnétique décalé oscille autour de l'axe de rotation, il crée des signaux radio périodiques pouvant être utilisés pour calculer sa rotation. Mais la rotation supérieure de Saturne ne dégage pas les mêmes signaux, ce qui rend difficile l'obtention d'un temps de rotation précis.
La situation a frustré les astronomes pendant des décennies. Même après que Cassini ait étudié Saturne en orbite pendant plus de dix ans, les scientifiques ne parvenaient toujours pas à résoudre le dilemme du jour.
"C'est un peu gênant", a déclaré à Bartels, en octobre dernier, Michele Dougherty, physicien à l'Imperial College London, qui étudie le champ magnétique de Saturne. «Nous étions en orbite là-bas pendant 13 ans et nous ne pouvons toujours pas dire combien de temps dure Saturne.»
Les chercheurs n'ont plus à avoir honte, mais il y a encore matière à amélioration. Bartels signale qu'il existe une marge d'erreur dans le dernier calcul et que la durée réelle d'un jour peut être plus longue d'une minute et 52 secondes ou jusqu'à 19 secondes plus courte - bien qu'il s'agisse d'une énorme amélioration par rapport à la marge d'erreur précédente de 12 minutes.
