Deux-cent-soixante-quatorze, c'est le nombre de lunes que possède actuellement Saturne. Un record dans notre Système solaire ! Alors bien sûr, il y a de tout : des petits corps irréguliers de seulement quelques kilomètres de diamètre et des lunes bien plus imposantes comme Titan, qui s'avère être plus grande que la planète Mercure !

Saturne possède plus de 250 lunes, de la gigantesque Titan aux petits corps irréguliers comme Calypso. © Kevin Gill from Nashua, NH, United States, Wikimedia Commons, CC by-sa 2.0

Une telle diversité implique forcément des histoires et des origines très différentes. Si l'on pense que les plus grosses lunes, comme Titan, Rhéa, Dioné ou Encelade, se sont formées en même temps que Saturne il y a 4,5 milliards d'années, il est probable que nombre des petits satellites seraient d'anciens astéroïdes capturés par la géante gazeuse. Vu l'encombrement orbital, il est également possible que certaines lunes résultent de collisions.

Une lune disparue pour expliquer les paramètres orbitaux de Saturne

Une nouvelle étude, menée par l'Institut Seti, propose d'ailleurs que Titan pourrait elle-même être née d'une telle collision entre deux lunes plus anciennes. L'hypothèse est née d'une observation réalisée par la sonde Cassini-Huygens qui, lors de son séjour en orbite autour de Saturne entre 2004 et 2017, a révélé que la planète possédait une masse plus concentrée vers son centre que ce que l'on pensait auparavant.

Un résultat qui a nécessité de revoir le modèle de précession de la planète (c'est-à-dire la façon dont elle oscille sur son axe), que les chercheurs pensaient jusque-là être influencé par Neptune.

Avec ces nouvelles observations, la théorie d'une résonance avec Neptune ne fonctionnait donc plus, soulevant une autre hypothèse pour expliquer la précession de Saturne : la planète aurait possédé autrefois une lune supplémentaire. Or, à cause d'une interaction gravitationnelle avec Titan, cette lune aurait été déstabilisée et se serait fragmentée, ses débris donnant naissance aux anneaux de Saturne.

Photographie prise par la sonde Cassini : Titan vue à travers les anneaux de Saturne. © Nasa, JPL, Space Science Institute

Cette hypothèse, proposée initialement par des chercheurs du MIT et de l'Université de Berkeley, a été testée par les chercheurs de l'Institut Seti, grâce à des simulations numériques. Et les résultats sont surprenants.

Titan et Hypérion nées d’une collision entre deux lunes

Ils révèlent premièrement que cette lune disparue a plus probablement impacté Titan, mais ce n'est pas tout. Le verrouillage de Titan avec une autre lune, Hypérion, pourrait laisser penser que cette lune bien plus petite pourrait être née elle aussi de cette collision.

La Titan que nous connaissons aujourd'hui pourrait donc résulter d'un impact puissant entre une « proto-Titan » et une autre lune plus petite. Cela expliquerait d'ailleurs le nombre restreint de cratères à la surface de Titan et son orbite excentrique. Le fait que l'orbite de Titan évolue rapidement vers une forme circulaire suggère d'ailleurs que cette collision pourrait être relativement récente. Elle pourrait ne dater que de quelques centaines de millions d'années !

Vue d'artiste de la surface de Titan. © Stock Source, Adobe Stock

Ces résultats ont été présentés dans un article accepté pour publication dans la revue Planetary Science Journal et disponible sur le serveur arXiv.

Et l’origine des anneaux alors ?

Ils soulèvent cependant une autre question : dans ce cas, comment se sont formés les anneaux de Saturne ? Pour les auteurs de l'étude, ils pourraient résulter d'un autre événement, et notamment de collisions encore plus récentes entre des lunes internes.

Des simulations montrent que si la majorité des débris auraient reformé de nouvelles lunes, une petite partie de la matière se serait dispersée pour former les célèbres anneaux. C'est d'ailleurs l'orbite excentrique de la nouvelle Titan qui aurait entraîné ces collisions à cause de ses effets gravitationnels. Les anneaux de Saturne pourraient ainsi n'avoir qu'une centaine de millions d'années !

Saturne et ses anneaux vus par Hubble. © Nasa

Pour tester ce scénario, il faudra cependant attendre l'arrivée de la sonde Dragonfly sur Titan. La mission ne sera lancée qu'en 2028 et atteindra sa cible en 2034. Avec sa capacité à analyser la géologie et la chimie de surface, la sonde, qui se présente sous la forme d'un drone, apportera certainement de précieuses informations qui permettront de mieux reconstruire l'histoire fascinante de cette lune de Saturne.