La découverte des anneaux de Saturne

(les aspects télescopiques sont représentés pour un écran 17" en 800x600)

Jusqu'à l'aube du XVIIème siècle, personne n'avait jamais vu une planète autrement que comme un simple point stellaire. Ce qui les différenciait des étoiles, c'est qu'elles étaient plus brillantes, ne scintillaient pas, et se déplaçaient lentement à travers les constellations.
Quoique Saturne ne se déplace que très lentement, et ne brille que comme une étoile de première magnitude, on sait la différencier d'une étoile, parce qu'elle ne scintille pas


La constellation du Taureau, lors de la première nuit du 3ème millénaire
A gauche Aldebaran et les Hyades, à droite Saturne, au milieu Jupiter, plus haut, les Pléiades

Galilée, sanguine d'Ottavio Leoni
Galiléo Galiléi
Tout change avec la révolution de l'astronomie intrumentale initiée par Galilée. Celui-ci ayant découvert à Venise le secret de la «lunette hollandaise», construit sa propre lunette et perfectionne l'instrument en le dotant d'un oculaire plus puissant. On l'appellera désormais "lunette de Galilée". En janvier 1610, il dispose d'une lunette grossissant 20 fois, et la tourne vers les astres.

Merveille des merveilles...
La Lune à un relief, Jupiter à des satellites, les étoiles fourmillent...
Dès mars 1610, Galilée publie ses premières découvertes dans son livre Sidereus Nuncius. Il va faire des émules, et découvrir encore les phases de Vénus, des anses à Saturne et des taches sur le soleil, confirmant Copernic et ruinant Aristote.
les lunettes de Galilée
les lunettes de Galilée

Un demi-siècle pour découvrir l'anneau de Saturne

La découverte
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En même temps que Galilée, Simon Marius avait déja pensé à tourner une "lunette hollandaise" vers le ciel. Après lui, de nombreux savants vont chercher à se procurer cette fameuse lunette, puis la remplacer par la "lunette képlérienne", à oculaire convergent. Désormais, les astronomes vont voir les planètes comme des disques, pendant que les étoiles restent de simples points.
Mais ces disques sont bien petits pour les modestes instruments de quelques pieds de long que peuvent produire les lunetiers de l'époque, et les détails bien difficiles à interpréter. Et la découverte des anneaux de Saturne en est un bon exemple: il ne faudra pas moins d'un demi siècle pour comprendre avec Huygens, que les appendices qu'on voit de part et d'autres de Saturne, sont en fait un anneau plat, ceinturant la planète. Encore était il arrivé à le comprendre, non par l'observation, mais par un raisonnement basé sur une hypothèse non prouvée

Deux siècles pour comprendre la structure des anneaux

la structure
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A peine l'anneau était il identifié, que sa structure en était pressentie, par un poète et par un astronome. Pressentie seulement, et de façon floue, mais leurs idées étaient l'amorce de la théorie correcte
Selon Jean Chapelain, L'anneau se comporterait comme un grand nombre de satellites jointifs. Selon Cassini, il serait composé d'une multitude de petits satellites, individuellement indiscernables
Mais il a fallu deux siècles d'observations, de discussions et de calculs, pour que le monde savant, se débarrassent de toutes les autres hypothèses envisageables, pour en arriver à l'hypothèse d'une multitude de petits corps solides, en accord avec les idées de Cassini et Chapelain
Préciser leur topographie réelle fut également laborieux. Saturne? Combien a-t-il de divisions? Deux? Trois? Quatre? Comme pour Mars et ses canaux, moins l'instrument était puissant, plus il montrait de divisions...

Encore un siècle pour comprendre la nature des anneaux

En quoi sont ils?
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Une fois éliminé la rigidité de l'anneau, admettre définitivement que les anneaux étaient faits d'une multitude de petits blocs solides, hypothèse pourtant la seule possible, n'alla néanmoins pas tout seul. Certains gardèrent l'hypothèse d'anneaux liquides (malgré l'obstacle de la température).
C'est la spectroscopie qui apporta les solutions, en montrant la rotation différentielle de l'anneau, puis en montrant que le spectre infrarouge des anneaux correspondait à celui de la glace aqueuse
Ainsi, en 1870, on savait que les anneaux étaient faits d'une multitude de petits blocs. En 1970, on savait de quoi était faits ces blocs: de glace
Mais pour un mystère élucidé, un autre est apparu: les "spokes"

Les sondes spatiales entrent en scène

les sondes spatiales
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La première sonde spatiale à avoir visité Saturne, fut Pionnier 11. Encore ne s'agissait il que d'un supplément de mission, décidé après le vol de Pionnier X, et la réussite du survol de Jupiter
Les premières vraies missions vers Saturne furent le fait des sondes Voyager, issues du projet "Grand Tour" qui avait pour but de visiter successivement les planètes jusqu'à Pluton. Pluton ne fut jamais visité, mais les sondes Voyager nous apprirent beaucoup de choses, surtout Voyager 2 qui visita les quatre grosses planètes. Qui aurait osé imaginé au temps de la mise en service du télescope du mont Palomar, qu'un jour on aurait des photos de Triton (le satellite de Neptune) à 1 km/pixel ?
Et puis vint la mission spécifique vers Saturne, Cassini-Huygens, projeté vers 1980, lancé en 1997, et dont les 5 1/2 tonnes ont requis 4 réactions de gravitations pour arriver jusqu'à Saturne. Grace à elle nous continuons de faire des découvertes, qui créent au moins autant de mystères qu'elles n'en résolvent

Conclusion

On sait maintenant que le système des anneaux s'étend, en fait, avec des densités et des épaisseurs diverses, de la limite intéieure de l'anneau C, à la limite de Roche, et qu'il se prolonge de façon diffuse avec l'anneau G, puis l'anneau E en une sorte de nuage aplati qui évoque tout à fait l'intuition de Cassini, qui voulait comparer les anneaux à la voie lactée.
Il est maintenant presque naïf, d'identifier les anneaux un à un par des lettres, et plus scientifique de tenter de modéliser la densité des corpuscules de l'anneau en fonction de la distance à la planète
Et ce n'est pas évident du tout, car la densité des anneaux montre des ondes, des harmoniques, des spirales, la position des annelets semble varier avec le temps, la taille des corpuscules varie de façon drastique entre l'anneau B et l'anneau E, et pour couronner le tout, de temps à autre, les anneaux se couvrent de spokes, et se prennent pour une gigantesque roue de bicyclette!

De ce périple dans l'histoire des anneaux, nous pouvons retenir que chaque pas en avant dans la résolution des instruments, chaque cran de plus dans le zoom, nous a montré une réalité chaque fois différente. Un peu comme si des sélénites observant la Terre voyaient d'abord un océan parsemé de continents, puis observaient des grands lacs et les mers intérieures sur ces continents, puis des iles sur ces mers et ces lacs, puis des étangs sur ces iles, et enfin des ilots sur ces étangs.
Nous avons vu aussi qu'une intuition de cette réalité a pu mettre jusqu'à deux siècles pour ètre confirmée, et que des savants ou des institutions prestigieuses n'ont pas toujours brillé par l'imagination. Pire, ceux qui avait osé voir ce que la théorie ne prévoyait pas, ont parfois théorisé eux-même comme des mandarins, plus tard

En tous cas, les anneaux de Saturne restent un objet splendide pour les amateurs qui eux, se moquent bien des théories établies, et s'ingénient à en faire des photos toujours plus détaillées grâce à l'imagerie électronique. Des photos qui auraient émerveillé Galilée

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Dernière mise à jour: 21/05/2005