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16 février 2005

COMMUNIQUE DE PRESSE
Embargo : ce 16/02/05, 19h00

Des planétologues de l'Université de Liège dévoilent les mystères des aurores sur Saturne

 

Les superbes aurores de Saturne dévoilées par le télescope spatial Hubble (Crédit : Photo ESA/NASA/J. Clarke,Boston University/Z. Levay, STScI). Illustration reprise en couverture de Nature.

 

Lumières sur les aurores de Saturne

Avec trois articles qui paraissent ce 17 février dans la prestigieuse revue Nature, le Laboratoire de physique atmosphérique et planétaire (LPAP), dirigé par le professeur Jean-Claude Gérard de l'Université de Liège, confirme sa position de pionnier dans l'étude du phénomène des aurores polaires. Après avoir exploré celles qui se manifestent sur Terre et sur Jupiter, les scientifiques liégeois, au sein d'une équipe internationale, se sont tournés vers Saturne. La planète aux fameux anneaux déploie également un magnifique jeu de lumières aurorales qui a été étudié en détail grâce au télescope spatial Hubble et à la sonde Cassini qui a atteint Saturne en juillet dernier, après un voyage interplanétaire de six ans et demi. Un troisième type d'aurores a ainsi pu être mis en évidence.

Aurores terrestres et joviennes

Qui a dit que le Soleil était un astre paisible, semblable à lui-même de jour en jour ? La sérénité qu'il affiche n'est qu'apparente : il est le lieu d'intenses activités qui provoquent, par exemple, l'éjection de gaz de particules dans l'espace. Une telle explosion dégage autant d'énergie que plusieurs milliards de mégatonnes de TNT. Ces éruptions monstrueuses et sporadiques éjectent des particules chargées électriquement dans l'espace. Les planètes du système solaire baignent ainsi dans un vent solaire qui se déplace à une vitesse de 500 km/s. Lorsqu'il atteint notre planète, le vent solaire bute contre un bouclier formé par le champ magnétique terrestre. Guidées par celui-ci, le vent est alors précipité vers les pôles magnétiques de la Terre, donnant au ciel des teintes insolites qui mélangent le vert, le rouge et le violet. Ce sont les fameuses aurores polaires.

Sur Jupiter, les aurores existent également mais leur mécanisme de formation est différent. En effet, grâce à ses observations inédites d'aurores joviennes obtenues par le télescope Hubble, l'équipe liégeoise a pu montrer en 2001 que l'influence du vent solaire dans le cas de Jupiter était faible et que la cause des aurores était tout autre. La planète géante possède le satellite présentant l'activité volcanique la plus intense de tout le système solaire : Io est ainsi parsemé de 200 volcans, actifs en permanence. Ceux-ci crachent dans l'espace des composés sulfurés qui, lorsqu'ils atteignent Jupiter, donnent naissance à des aurores. Ces dernières sont donc issues d'un processus interne au système jovien, ne laissant au Soleil qu'un rôle mineur.

Qu'en est-il sur Saturne ?

Saturne présente également des lumières aurorales. Mais quelle en est la principale cause sur cette planète ? Le vent solaire ? Des sources internes ? Entre les deux… En janvier 2004, dix-sept orbites du télescope spatial Hubble étaient consacrées aux observations de l'équipe du professeur Gérard . En point de mire : Saturne. Chaque orbite a fourni 3 ou 4 précieux clichés en ultraviolet d'aurores sur Saturne. La lumière du Soleil, réfléchie par les planètes, noie l'émission aurorale dans le domaine des longueurs d'onde visibles. Aussi, les observations optimales des aurores doivent-elles se faire dans l'ultraviolet. " Hubble est actuellement le seul instrument spatial qui travaille dans l'ultraviolet et qui ne soit pas tourné vers la Terre, précise Denis Grodent. Il n'y a qu'avec lui qu'on peut recueillir des images d'aurores de qualité sur Jupiter et Saturne ". Hubble a en effet dévoilé sur Saturne des détails de " seulement " 150 kilomètres de dimension, alors que 1,2 milliards de kilomètres nous séparent de la planète !

Au moment où le télescope Hubble observait les aurores, la sonde Cassini faisait route vers Saturne. En janvier 2004, la sonde était encore à l'extérieur du bouclier magnétique de Saturne (magnétosphère). A cette distance, Cassini rencontrait un vent solaire non perturbé, tel qu'il était 17 heures avant de rencontrer et d'interagir avec le bouclier de la planète aux anneaux. Les images ultraviolettes obtenues avec le télescope spatial Hubble ont été comparées aux mesures de vent solaire effectuées 17 heures plus tôt par Cassini. " La présence sur place de Cassini offrait une occasion unique : sans cette sonde, on aurait observé les variations de lumières aurorales sur Saturne mais on n'aurait pas pu en établir la cause ", précise le professeur Gérard. Il s'agissait également de vérifier la présence de la structure en spirale, sans équivalent terrestre ou jovien, décrite quelques mois auparavant par l'équipe du LPAP. Il faut noter d'ailleurs que celle-ci est associée à l'expérience UVIS à bord de Cassini depuis deux mois.

Le magnifique drapé vert et rouge d'une aurore terrestre, exceptionnellement visible dans nos contrées en octobre 2003 (Crédit : Photo J.-M. Maillard).

 

Les mesures de vent solaire de Cassini ont mis en évidence deux " bouffées " de vent qui se sont produites le 15 et le 25 janvier 2004. Une corrélation très forte a été observée entre la brillance des aurores et la densité de vent solaire atteignant Saturne, ce qui suggère un mécanisme auroral semblable à celui existant sur Terre. Cependant, contrairement au cas terrestre, la direction du champ magnétique interplanétaire n'est pas un facteur dominant dans le cas de Saturne, ce qui laisse à penser, cette fois, que les sources aurorales sur Saturne sont internes au système de la planète. Cette apparente contradiction se résout si l'on fait l'hypothèse suivante : bien que la magnétosphère de Saturne soit aussi sensible au vent solaire que ne l'est le bouclier terrestre, la manière dont elle interagit avec celui-ci n'est pas identique. Cette différence résulterait à la fois de magnétosphères différentes sur les deux planètes et du vent solaire différent au voisinage de la Terre (à 150 millions de kilomètres du Soleil) et de Saturne (à 1,2 milliards de kilomètres du Soleil). Quoi qu'il en soit, on peut affirmer que le phénomène auroral sur Saturne ne ressemble ni à celui observé sur Terre, ni à celui qui se déploie sur Jupiter : c'est un troisième type.

Tout cela pour quoi ?

L'étude du phénomène auroral présente plusieurs intérêts. Le premier, relevant de la physique fondamentale, est la possibilité de réaliser des expériences naturelles dans des conditions non reproductibles sur Terre pour étudier un état particulier de la matière : celui dans lequel se trouvent les particules présentes dans le vent solaire, état appelé " plasma ". Un second concerne la recherche de la vie sur des planètes gravitant autour d'étoiles autres que le Soleil. En effet, pour que le phénomène auroral se produise, il faut qu'une planète présente une atmosphère et un champ magnétique, conditions également indispensables à la vie. " Détecter des aurores reviendrait donc à déceler les planètes abritant des conditions nécessaires à la vie ", explique le planétologue Denis Grodent. Et le professeur Gérard d'ajouter : " Dans un second temps, on pourrait même espérer détecter de l'oxygène, l'une des signatures de la vie, dans les spectres d'émission d'aurores ".

 

Contacts presse :
Pr Jean-Claude Gérard, 04 366 97 75, JC.Gerard@ulg.ac.be
Denis Grodent, 04 366 97 73 ou 04 225 22 66 (privé), D.Grodent@ulg.ac.be

Animation vidéo accessible sur www.presse.ulg.ac.be

Voir également:

http://www.spacetelescope.org/news/html/heic0504.html

http://sciences.nouvelobs.com/sci_20050217.OBS9091.html


Plus de détails :
- J. T. Clarke et al., " Morphological differences between Saturn's Ultraviolet Aurora and those of Earth and Jupiter ", Nature , 3354, 717-719 (2005).
- F. J. Crary et al., " Saturn's aurora exhibits a different type of solar wind control than Earth's ", Nature, 3354, 720-722 (2005).
- W. S. Kurth et al., " An Earth-like correspondence between Saturn's Auroral features and Radio Emissions ", Nature 3354, 722-725 (2005).
- J. C. Gérard et al., " Characteristics of Saturn's FUV aurora observed with the Space Telescope Imaging Spectrograph ", Journal of Geophysical Research vol. 109, A09207 (2004).

 

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