Aucune des lunes de notre système solaire ne possède aujourd’hui d’anneaux. Mais une nouvelle étude indique que de tels anneaux, s’ils étaient créés, pourraient rester stables pendant un million d’années, même s’ils étaient attirés gravitationnellement par d’autres objets du système solaire. Ces découvertes approfondissent le mystère de la raison pour laquelle ces satellites sont désormais sans anneau.
Les anneaux entourent de nombreux membres de notre famille planétaire. Saturne est peut-être l’exemple le plus connu, entouré de huit anneaux principaux constitués de milliers de boucles plus petites, mais les trois autres planètes extérieures possèdent également des anneaux, ont révélé les missions spatiales Voyager. Composé de morceaux de glace et rochers de tailles variables, ces systèmes d’anneaux sont maintenus par de petites lunes bergers, dont les forces gravitationnelles tirent les morceaux et modifient leurs positions.
Des études plus récentes utilisant des télescopes au sol ont révélé des anneaux encerclant plusieurs centaures – des astéroïdes au-delà de l’orbite de Jupiter – et des planètes mineures, dont Haumea en forme d’œuf. Même la Terre et Mars il a peut-être eu des bagues autrefois. Cependant, aucune étude jusqu’à présent n’a permis de repérer avec certitude des anneaux autour des éléments du système solaire. Environ 300 lunes. (Une étude de 2008 affirmant que Rhéa, la lune de Jupiter, possédait un anneau s’est avérée être un fausse alerte.)
Cette absence est d’autant plus intrigante que les processus physiques qui créent les anneaux peuvent théoriquement se produire à la fois sur les planètes et sur leurs satellites. Un anneau peut se former autour d’un objet lorsque des débris commencent à tourner autour de lui, a déclaré Matthieu Tiscarenoplanétologue au SETI Institute de Mountain View, en Californie. Ces débris pourraient être projetés depuis la surface du corps à la suite d’une collision avec un astéroïde ou une comète, ou encore être constitués de panaches glacés éjectés par de puissants cryovolcans. Au fil du temps, les forces gravitationnelles le long du renflement équatorial du corps aplatissent les débris en un anneau, a déclaré Tiscareno dans un e-mail à Live Science. Mais beaucoup de lunes ont a subi des impacts d’astéroïdes ou ont des cryovolcans – et pourtant, ils restent sans anneau.
La chasse aux anneaux de lune manquants
Ces observations ont incité Mario Sucerquíaastrophysicien à l’Université Grenoble Alpes en France, et ses collègues pour déterminer si les anneaux lunaires pourraient être stables. Un 2022 étude Les co-auteurs de Sucerquia ont découvert qu’en théorie, les lunes isolées pourraient être entourées d’anneaux stables. Mais cette étude n’a pas pris en compte les effets gravitationnels des autres lunes et planètes.
Pour enquêter sur cela, dans la nouvelle étude publiée le 30 octobre 2024 dans la revue Astronomie et Astrophysique. Sucerquia et ses collègues ont sélectionné cinq ensembles de lunes sphériques et leurs planètes voisines, dont la Terre et la Lune. Pour chaque ensemble, l’équipe a ajouté des anneaux à tous les satellites, puis simulé comment les anneaux se comporteraient sur un million d’années, tout en étant attirés gravitationnellement par leur lune mère, d’autres lunes proches et la planète. Les chercheurs ont également calculé le déplacement chaotique des particules de l’anneau au cours d’un millénaire, afin de déterminer la stabilité des anneaux.
Les chercheurs s’attendaient à constater que les anneaux étaient instables, mais le modèle a montré que, à l’exception de quelques lunes, dont Mimas, la lune « Étoile de la mort » de Saturneces anneaux lunaires étaient stables — en particulier celui de Jupiter Japet. Même la Lune terrestre avait 95 % de chances de supporter un système d’anneaux stable dans les simulations.
« (Nous) n’avions pas prévu que les lunes dans un environnement gravitationnel hostile, avec de nombreuses autres lunes et planètes perturbant leurs anneaux, maintiendraient toujours leur stabilité », a déclaré Sucerquia dans un e-mail à Live Science. Mais au lieu de cela, « ces environnements hostiles, plutôt que de détruire les anneaux, les ont en réalité dotés d’une grande beauté en créant des structures telles que des lacunes et des vagues, similaires à celles observées dans les anneaux de Saturne », a-t-il déclaré.
Où sont passées toutes les bagues ?
Alors pourquoi les lunes n’ont-elles pas d’anneaux aujourd’hui ? Les auteurs suggèrent que des facteurs non gravitationnels, notamment le rayonnement solaire et les particules chargées du soleil, champs magnétiques des planètes mères des lunes, a provoqué la désintégration des anneaux précédents.
Tout le monde n’est pas d’accord avec les conclusions de l’étude. Tiscareno, qui n’a pas participé à l’étude, pense qu’à long terme, les anneaux ont probablement été brisés par l’attraction gravitationnelle des lunes mères elles-mêmes.
« Parce que la plupart des lunes du système solaire tournent très lentement (en gardant la même face vers leur planète pendant leur orbite, comme notre lune vers la Terre), toutes les particules de l’anneau doivent tourner autour de la lune beaucoup plus rapidement que la lune ne tourne », a-t-il déclaré. Ainsi, les tractions gravitationnelles des lunes mères, sur de longues périodes de temps, « provoqueraient la désintégration des orbites des particules de l’anneau jusqu’à ce qu’elles finissent par avoir un impact ». la surface de la lune », a-t-il déclaré. En d’autres termes, si notre lune a jamais eu des anneaux, ils se sont écrasés sur la surface lunaire il y a longtemps.