Un nouveau type d’aurore découverte sur Saturne résout un mystère planétaire

Le nord de la Terre et les aurores australes – le résultat d’un rendez-vous entre les champs magnétiques, les particules énergisées du Soleil et le mélange atmosphérique de notre planète – sont des spectacles merveilleux. Mais la Terre ne détient pas le monopole des aurores. Ils existent sur d’autres mondes dotés de champs magnétiques, dont Saturne, dont la lueur aurorale scintille dans l’infrarouge et l’ultraviolet.

Maintenant, comme le révèle une étude récente publiée dans la revue Geophysical Research Letters, les scientifiques ont découvert une aurore sur ce monde annelé qui ne ressemble à aucune autre. Comme celles de la Terre, les aurores boréales de Saturne sont alimentées par une pluie de particules énergisées venues du ciel. Mais certaines de ses aurores n’apparaissent que lorsque des vents hurlants traversent le pôle nord, un peu comme une rafale d’air attisant un feu de joie cosmique.

“À ma connaissance, [this is the] première fois qu’une aurore animée par des vents atmosphériques a été détectée », explique Rosie Johnson, chercheuse en physique spatiale à l’Université d’Aberystwyth au Pays de Galles qui n’est pas impliquée dans l’étude. “C’est vraiment un super résultat !”

Il se trouve également que c’est une révélation qui s’est produite alors que les scientifiques étaient perplexes sur une question apparemment anodine : pourquoi ne pouvons-nous pas déterminer combien de temps dure une journée sur Saturne ? En fin de compte, il n’a fallu que 40 ans, un vaisseau spatial avec un souhait de mort, des volcans de glace et un télescope au sommet d’une montagne hawaïenne pour le découvrir.

La Terre le fait mesure facile de la durée d’une journée : 24 heures. C’est parce que notre planète est couverte de repères fixes facilement identifiables. Tout ce qu’un spectateur extraterrestre doit faire est d’en marquer un, d’attendre qu’il tourne hors de vue, puis de revenir à la vue, et voilà : c’est le temps qu’il faut à la Terre pour faire une rotation complète sur son axe.

Vous ne pouvez pas faire cela pour les mondes où les surfaces sont obscurcies par d’épais voiles gazeux, comme Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Heureusement, ils ont tous des champs magnétiques enracinés dans leur cœur géologique, des boucliers qui protègent leur atmosphère d’être emportée par le vent solaire. Ces champs magnétiques ont des particules chargées qui les montent et descendent, émettant des impulsions radio au fur et à mesure. Au fur et à mesure que les planètes tournent, leurs champs magnétiques aussi, qui emportent ce signal d’impulsion radio avec eux.

Considérez ces planètes comme des «phares» radio – lorsqu’elles effectuent une rotation complète, le faisceau radio qui les balaie fait de même. Un observateur distant peut « voir » un signal radio brillant tourner dans l’obscurité. « Vous pouvez le faire pour Uranus et Neptune. Cela a aussi été fait pour la Terre. Cela fonctionne », déclare James O’Donoghue, astronome planétaire à l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale et coauteur de la nouvelle étude.

Ce n’est pas le cas pour Saturne.

Depuis que les deux sondes Voyager ont examiné de près Saturne au début des années 1980, divers engins spatiaux ont essayé de mesurer le spin de son phare radio pour déterminer la durée d’un jour saturnien. Mais à chaque fois qu’elle a été mesurée, la durée d’une journée semble changer, avec des valeurs comprises entre 10,5 heures terrestres et 10,9 heures terrestres. Le vaisseau spatial Cassini, qui est entré sur l’orbite de Saturne en 2004 et y est resté jusqu’en 2017, en a appris plus sur cette resplendissante géante gazeuse que tout autre visiteur mécanique, mais il n’a toujours pas pu déterminer la durée d’une journée. « Il a juste trouvé plus de problèmes », dit O’Donoghue.

Vidéo : James O’Donoghue

Ce qui est devenu clair pendant son mandat, cependant, c’est que Saturne semblait avoir trois phares radio différents. La majeure partie de la planète en avait un, mais ses pôles nord et sud possédaient chacun le leur, tournant à des vitesses différentes. Cela a dû être la raison pour laquelle la durée du jour de Saturne semblait continuer à changer.

Mais pourquoi Saturne a-t-il plusieurs phares ? «Beaucoup de gens avaient des théories. C’était l’une de ces discussions de pub en fin de soirée, vous savez », explique Tom Stallard, astronome planétaire à l’Université de Leicester et co-auteur de la nouvelle étude. Certaines personnes pensaient que cela avait quelque chose à voir avec la façon dont le champ magnétique de la planète était généré. D’autres se sont demandé si la réponse se cachait dans l’atmosphère tumultueuse de Saturne.

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