On sait pourquoi Jupiter n'a quasiment pas d'anneaux !

C'est à l'astronomeastronome, mathématicienmathématicien et physicienphysicien hollandais Christian HuygensChristian Huygens (1629-1695) que l'on doit la découverte des anneaux de Saturne en 1655. À vrai dire, on les observait bien dans des lunettes astronomiques depuis Galilée mais personne ne disposait jusqu'à Huygens d'observations claires mettant en évidence leur nature et c'est lui également qui va tirer de son interprétation de l'existence d'anneaux autour de Saturne une prédiction qui sera vérifiée et qui convaincra ses collègues : l'observation par la tranche de ces anneaux en 1671.

Jusqu'aux années 1970, seuls les anneaux de Saturne étaient connus mais, en 1979, la sonde Voyager 1 va révéler les anneaux de JupiterJupiter. En 1989, la sonde Voyager 2Voyager 2 permettra de photographier pour la première fois les anneaux de NeptuneNeptune dont l'existence avait été démontrée en 1984 grâce au programme d'observation d'occultation d'étoiles proposé par André Brahic et ses collègues, Bruno Sicardy et Françoise Roques de l'Observatoire de Paris-Meudon, et réalisé par Patrice Bouchet, Reinhold Häfner et Jean Manfroid à l'Observatoire de La Silla (ESO).

En fait, des anneaux autour d'UranusUranus avait déjà été découverts par hasard le 10 mars 1977 par James L. Elliot, Edward W. Dunham et Douglas J. Mink à partir d'observations menées à l'aide du Gerard P. Kuiper Airborne Observatory (KAO ; en français « Observatoire aéroporté Gerard P. Kuiper ») qui était un projet de la Nasa pour développer la recherche en astronomie infrarougeinfrarouge.

Des anneaux joviens ténus continuellement alimentés en poussières

Mais revenons aux anneaux de Jupiter. Le système d'anneaux jovienjovien est ténu et principalement composé de poussières et pas de glaces contrairement à celui de Saturne et ces raisons expliquent pourquoi on a mis autant de temps à le détecter. Il est divisé en plusieurs anneaux : le halo, l'anneau principal et les anneaux de Gossamer. On a fait notamment son étude à l'aide du télescopetélescope HubbleHubble et des sondes GalileoGalileo et JunoJuno.

On ne connait pas encore l'origine des anneaux de Saturne, ni de quand ils datent. C’est un sujet de recherche ouvert, et symétriquement, on se posait la question de savoir pourquoi Jupiter, qui est un peu plus massive et grande que Saturne, ne possède pas un système d'anneaux comparable. Deux astronomes de l'UC Riverside aux USA ont déposé sur arXiv un article dans lequel ils proposent une réponse à cette énigme.

Une représentation des lunes et des anneaux de Jupiter dont on pense que certains fournissent les poussières présentes dans les anneaux. © Simon Villeneuve

Dans un communiqué de l'Université, l'un des auteurs de l'article, Stephen Kane, explique que « cela [l]'a longtemps dérangé que Jupiter n'ait pas d'anneaux encore plus étonnants qui feraient honte à Saturne. Si Jupiter les avait, ils nous apparaîtraient encore plus brillants, car la planète est tellement plus proche que Saturne ». Cela a conduit le chercheur à se demander si Jupiter n'aurait pas eu des anneaux dans le passé, anneaux qui auraient disparu en raison d'instabilité bien propre à la mécanique céleste avec ses perturbations gravitationnelles, ses forces de maréeforces de marée et ses résonancesrésonances gravitationnelles.

Les ordinateursordinateurs modernes et les raffinements des simulations des conséquences des lois de l'astrophysiqueastrophysique qu'ils permettent ont donc été mis à profit par Stephen Kane et son thésard Zhexing Li pour en avoir le cœur net. Les deux hommes ont donc cherché les effets qu'auraient exercés les quatre luneslunes principales de Jupiter, IoIo, Europe, GanymèdeGanymède et CallistoCallisto sur des anneaux autour de Jupiter.

Les résultats n'ont pas tardé à arriver, comme l'explique là encore Kane dans un communiqué : « Nous avons découvert que les lunes galiléennes de Jupiter, dont l'une est la plus grande lune de notre système solairesystème solaire, détruiraient très rapidement tous les grands anneaux qui pourraient se former ».

 Les anneaux de Jupiter que l'on connait sont donc pour cette raison très peu massifs et l'on pense qu'ils sont régulièrement alimentés en poussières par des collisions de micrométéorites sur d'autres lunes de Jupiter, plus petites, comme Thebe, Amalthea et surtout Adrastea et Métis.

Pourquoi Jupiter a-t-il des anneaux ? L'anneau principal de Jupiter a été découvert en 1979 par le vaisseau spatial Voyager 1 de la Nasa, mais son origine était alors un mystère. Les données du vaisseau spatial Galileo de la Nasa qui a orbité autour de Jupiter de 1995 à 2003 ont cependant confirmé l'hypothèse selon laquelle cet anneau a été créé par des impacts de météoroïdes sur de petites lunes proches. Lorsqu'un petit météoroïde frappe la minuscule Métis, par exemple, il se vaporisera et éjectera de la poussière sur une orbite jovienne. L'image présentée ici de Jupiter en lumière infrarouge par le télescope spatial James-Webb montre non seulement Jupiter et ses nuages, mais aussi cet anneau (Ring). La grande tache rouge de Jupiter (GRS) est également visible — de couleur relativement claire à droite, la grande lune de Jupiter Europe — au centre des pointes de diffraction à gauche et l'ombre d'Europe — à côté du GRS.  © Nasa, ESA, ASC, STScI ; Traitement et licence : Judy Schmidt