SATURNE, planète

Saturne vue par la sonde Cassini - crédits : Space Science Institute/ JPL/ NASA — Saturne vue par la sonde Cassini
Space Science Institute/ JPL/ NASA

Saturne est la sixième planète du système solaire en termes de distance au Soleil, et la deuxième planète géante (après Jupiter) par sa taille et sa masse. Il s’agit d’une planète fluide – donc sans surface solide – et son atmosphère est principalement constituée de dihydrogène (hydrogène moléculaire ou H₂) et d’hélium (He), et s’enrichit de composés issus de réactions chimiques avec le méthane sous l’effet de la lumière du Soleil (réactions dites photochimiques). En rotation rapide, cette planète est parcourue par de forts courants-jets (vents d’altitude ou jet streams) et présente une intense activité dynamique, dont de grandes tempêtes quasi périodiques. Elle est aussi dotée d’une magnétosphère, principalement alimentée par le satellite Encelade, qui produit des aurores polaires et des émissions radio intenses.

La caractéristique la plus évidente et spectaculaire de Saturne est son système d’anneaux massif, étendu et brillant. Celui-ci montre une structure très complexe ainsi qu’une dynamique très riche largement gouvernée par les interactions entre les anneaux et les satellites. On connaît plus de quatre-vingts satellites en orbite autour de Saturne, dont Encelade qui présente des geysers à sa surface, et Titan, le seul satellite du système solaire à posséder une atmosphère dense. Saturne a été explorée par plusieurs missions spatiales dont la dernière, Cassini-Huygens, a permis d’étudier en profondeur la planète, ses anneaux, ses satellites et son environnement pendant treize ans, de 2004 à 2017.

Saturne dans le système solaire

Orbitant autour du Soleil en 29,45 ans à une distance moyenne de 9,55 unités astronomiques (1,43 milliard de km), Saturne est la deuxième des quatre planètes géantes du système solaire, après Jupiter. Sa masse, de 5,68 × 10²⁶ kg, soit un peu plus de 95 fois celle de la Terre, est trois fois plus faible que celle de Jupiter. Avec un rayon égal à 9,45 fois celui de la Terre (60 268 km) mais à peine inférieur à celui de Jupiter, Saturne est la moins dense des planètes (0,69 g/cm³). Comme Jupiter, Uranus ou Neptune, c’est une planète fluide (gazeuse), sans surface, composée majoritairement de dihydrogène (H₂) et d’hélium (He).

Planètes géantes - crédits : Courtesy NASA / Jet Propulsion Laboratory — Planètes géantes
Courtesy NASA / Jet Propulsion Laboratory

Principales caractéristiques de Saturne mises en perspective avec celles de Jupiter et de la Terre - crédits : Encyclopædia Universalis France — Principales caractéristiques de Saturne mises en perspective avec celles de Jupiter et de la Terre
Encyclopædia Universalis France

Les couches internes de la planète tournent sur elles-mêmes en 10 heures et 34 minutes environ, à peine moins rapidement que sur Jupiter. Cette rotation est responsable de l’aplatissement marqué de Saturne, le rayon polaire étant 10 % plus petit que le rayon équatorial. Le plan équatorial de Saturne est incliné de 26,7 degrès par rapport au plan de l’orbite, à peu près comme celui de la Terre, ce qui induit des variations saisonnières de l’ensoleillement assez marquées. Saturne émet 1,8 fois plus d’énergie qu’elle n’en absorbe du Soleil, ce qui révèle l’existence d’une source d’énergie interne. Réfléchissant 34 % du rayonnement solaire incident, sa température d’équilibre ne serait que de 82 kelvins (K), soit –191 ⁰C, en l’absence de cette source interne. La température effective, qui mesure l’énergie totale émise, est plus élevée (95 K, soit –178⁰C), tout en restant inférieure à celle de la Terre et de Jupiter du fait de l’éloignement plus grand du Soleil.

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Écrit par

Bruno BÉZARD : directeur de recherche au CNRS, Observatoire de Paris

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