Une nouvelle étude basée sur les données de la mission Cassini révèle quelque chose de surprenant dans l'atmosphère de Saturne. Nous connaissons la tempête au pôle nord du géant du gaz depuis des décennies, mais il semble maintenant que cette énorme tempête hexagonale pourrait être un géant imposant de plusieurs centaines de kilomètres de hauteur qui a sa base profondément dans l'atmosphère de Saturne.
Lorsque Cassini est arrivé à Saturne en 2004, c'était l'été dans l'hémisphère sud et le vaisseau spatial a trouvé un vortex polaire au pôle sud. Finalement, l'été est arrivé dans l'hémisphère nord et ils ont assisté à la formation de la tempête au pôle Nord. Cela n'a fait que confirmer ce que nous savons depuis les années 1980, lorsque la mission Voyager a étudié Saturne et trouvé une tempête d'été au pôle Nord de Saturne.
"Alors que nous nous attendions à voir un vortex quelconque au pôle nord de Saturne alors qu'il se réchauffait, sa forme est vraiment surprenante." - Leigh Fletcher, Université de Leicester, Royaume-Uni, auteur principal.
Mais cette tempête du Nord a une forme hexagonale plutôt que ronde, et elle partage la même forme hexagonale que la tempête plus profonde dans l'atmosphère de Saturne, découverte pour la première fois par Voyager. La question est, voyons-nous un monstre dominant d'une tempête? Ou deux tempêtes distinctes, se formant toutes deux sous une forme hexagonale?
"Les bords de ce vortex nouvellement trouvé semblent être hexagonaux, correspondant précisément à un motif de nuages hexagonal célèbre et bizarre que nous voyons plus profondément dans l'atmosphère de Saturne", explique Leigh Fletcher de l'Université de Leicester, Royaume-Uni, auteur principal de la nouvelle étude.
Cette vidéo montre le motif de nuages hexagonal au fond de l'atmosphère de Saturne qui a été découvert pour la première fois par Voyager.
Les scientifiques impliqués dans la mission Cassini s'attendaient à voir une forme de tempête au pôle nord lorsque l'été de Saturne est arrivé, mais ils ont été surpris par la forme. "Soit un hexagone a frayé spontanément et de façon identique à deux altitudes différentes, une plus basse dans les nuages et une haute dans la stratosphère, ou l'hexagone est en fait une structure imposante couvrant une gamme verticale de plusieurs centaines de kilomètres", a déclaré Fletcher.
Au cœur de cette nouvelle étude se trouve le spectromètre infrarouge composite de Cassini (CIRS). Le CIRS a capturé ces données entre 2010 et 2017, et il montre le réchauffement de la stratosphère de Saturne à partir d'une forte inclinaison orbitale. L’image composite ci-dessous montre le réchauffement progressif de la stratosphère de Saturne et la formation progressive de la tempête hexagonale.
Plus tôt dans la mission de Cassini, la haute atmosphère était tout simplement trop froide pour que le CIRS puisse y pénétrer. La stratosphère était d'environ -158 degrés Celsius, 20 degrés trop froid pour l'instrument. Mais l’année de Saturne dure environ 30 ans et, en 2009, la région polaire nordique a commencé à se réchauffer. Vers 2014, l'instrument CIRS de Cassini a pu étudier la haute atmosphère.
«Une année saturnienne s'étend sur environ 30 années terrestres, donc les hivers sont longs. Saturne n'a commencé à émerger des profondeurs de l'hiver nordique qu'en 2009, et s'est progressivement réchauffée à mesure que l'hémisphère nord approchait de l'été. » - co-auteur de l'étude Sandrine Guerlet, Laboratoire de Météorologie Dynamique, France.
«Nous avons pu utiliser l'instrument CIRS pour explorer la stratosphère nordique pour la première fois, à partir de 2014», a déclaré Guerlet. "Alors que le vortex polaire devenait de plus en plus visible, nous avons remarqué qu'il avait des bords hexagonaux et nous avons réalisé que nous voyions l'hexagone préexistant à des altitudes beaucoup plus élevées que ce que l'on pensait auparavant."
L'étude indique que les régions polaires de Saturne sont très différentes les unes des autres. Lorsque Cassini a observé la région sud pendant l'été, au début de sa mission, il n'y avait pas de tempête hexagonale. La tempête nordique est également plus fraîche, moins mature et sa dynamique est complètement différente. Pour l'instant, les scientifiques ne peuvent que deviner pourquoi.
"Cela pourrait signifier qu'il existe une asymétrie fondamentale entre les pôles de Saturne que nous n'avons pas encore compris, ou cela pourrait signifier que le vortex polaire nord se développait toujours dans nos dernières observations et a continué de le faire après la disparition de Cassini", a déclaré Fletcher. La mission de Cassini s'est terminée lors de sa «grande finale» en septembre 2017, lorsque le vaisseau spatial a été délibérément envoyé plongeant dans l'atmosphère de Saturne pour être détruit.
Les scientifiques étudient les conditions météorologiques de Saturne depuis longtemps et savent depuis longtemps que les épaisses couches de nuages de la planète abritent la plupart des conditions météorologiques de la planète. Les caractéristiques polaires du nord ont été repérées pour la première fois par Voyager dans les années 1980, et nous savons que l'hexagone polaire au nord est une caractéristique durable. Les scientifiques pensent que cette caractéristique peut être liée à la rotation de la planète elle-même, un peu comme le jet-stream ici sur Terre.
Il est clair que nous avons beaucoup à apprendre sur l'atmosphère de Saturne. Il est peu probable que la tempête hexagonale dans la stratosphère et la tempête hexagonale plus profonde dans l'atmosphère soient la même tempête. Le vent change trop à travers les couches de l'atmosphère. Mais ils pourraient être connectés d'une autre manière. Après avoir étudié les propriétés atmosphériques dans la région nord, Fletcher et ses collègues ont déterminé que les vagues comme l'hexagone ne devraient pas pouvoir se propager vers le haut et devraient rester piégées dans les sommets des nuages. C'est à travers un processus appelé évanescence. «L'une des façons dont les« informations »des vagues peuvent fuir vers le haut est via un processus appelé évanescence, où la force d'une vague diminue avec la hauteur mais est à peu près assez forte pour persister dans la stratosphère», explique Fletcher.
La plus grande image de cette étude est la question en cours de la façon dont l'énergie est transportée à travers différentes couches d'une atmosphère, quelque chose que nous travaillons toujours à comprendre ici sur Terre. Si nous pouvons comprendre comment et pourquoi le vortex polaire nord de Saturne a une forme hexagonale, cela permettra de comprendre comment des phénomènes plus profonds dans une atmosphère peuvent influencer l'environnement au-dessus.
«L'hexagone nord de Saturne est une caractéristique emblématique de l'un des membres les plus charismatiques du système solaire, donc découvrir qu'il contient encore des mystères majeurs est très excitant», - Nicolas Altobelli, scientifique du projet ESA pour la mission Cassini-Huygens.
La mission Cassini nous montre toujours des choses sur Saturne, même maintenant que c'est fini. Quant à l'équipe derrière cette étude, elle est douce-amère découvrant l'hexagone nord près d'un an après la fin de Cassini. Pour Fletcher, «nous devons simplement en savoir plus. Il est assez frustrant que nous n'ayons découvert cet hexagone stratosphérique qu'à la fin de la vie de Cassini. "
