Voyager 1 avait photographié les geysers d’Encelade en 1980
Depuis Saturne, Voyager 1 est sur une trajectoire qui sort le vaisseau spatial du plan écliptique, loin du Soleil et finalement hors du système solaire (vers 1990). Bien que sa mission vers Jupiter et Saturne soit presque terminée (la rencontre avec Saturne se termine le 18 décembre 1980), Voyager 1 sera suivi par le Deep Space Network dans la mesure du possible afin de déterminer où se termine l’influence du Soleil et où commence l’espace interstellaire. La trajectoire de vol de Voyager 1 dans l’espace interstellaire est en direction de la constellation d’Ophiuchus. Voyager 2 atteindra Saturne le 25 août 1981 et devrait rencontrer Uranus en 1986 et peut-être Neptune en 1989. Le projet Voyager est géré pour la NASA par le Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californie.
Le 12 novembre 1980, Voyager 1 survole Saturne. C’était le deuxième vaisseau spatial à le faire (Pioneer 11 avait pris des photos en basse résolution en 1979). Mais Voyager 1 avait une caméra haute résolution à bord, et il a pris des photos de la planète, de ses anneaux et de ses lunes. Il a également trouvé trois lunes jusque-là inconnues : Atlas, Pandora et Prometheus. L’image montrée en haut de ce poste est en fait arrivée quelques jours plus tard, lorsque Voyager 1 a poursuivi son survol mais a retourné sa caméra. La légende originale disait
Parmi les premières photos que nous avons récupérées, il y avait ces vues des satellites de Saturne.
Titan est la plus grande lune de Saturne. Voyager 1 a trouvé l’atmosphère épaisse de Titan, qui empêche les caméras à lumière visible de voir la surface. L’image ci-dessus montre une vue en fausses couleurs de la « brume » dans l’atmosphère de Titan, qui est principalement composée d’azote.
Certains appellent Saturne le joyau du système solaire, avec ses anneaux distinctifs, sa variété de lunes et ses vents atmosphériques rapides. Les premiers regards sur la planète à travers un télescope forment certainement un souvenir qui reste gravé dans la tête des gens. Que vous soyez un observateur d’arrière-cour ou un scientifique planétaire, Saturne est un monde fascinant. Pendant des siècles, les astronomes utilisant des télescopes ont aperçu un anneau de matière entourant l’équateur de la planète. 
Des pointes de lumière, les lunes de la planète, flottaient à proximité. Les progrès techniques ont conduit à de meilleures vues, jusqu’à ce que les scientifiques puissent voir des lacunes ou des divisions dans le matériau qui sonne Saturne. Ils ont également vu des bizarreries sur ses lunes : l’une semblait contenir une atmosphère de méthane entrelacée de nuages, tandis qu’une autre était à deux faces, brillante d’un côté mais sombre comme de l’asphalte de l’autre. Mais il faudrait Voyager 1 et 2, une paire de vaisseaux spatiaux en visite, pour révéler pleinement le monde annelé magnifique et intrigant et son système de lunes tout aussi fascinant. La planète abrite un large éventail de processus et de structures astronomiques, et les sondes Voyager ont été les premières à montrer aux scientifiques à quel point le système de Saturne est vraiment incroyable. Le système qu’ils ont découvert était trop intrigant pour ne pas être revisité, jetant les bases de la mission révolutionnaire Cassini des décennies plus tard.
Vers le monde annelé
Le vaisseau spatial jumeau Voyager a été lancé à 16 jours d’intervalle en 1977, commençant leur Grand Tour du système solaire extérieur. Ils ont fait des voyages séparés vers la planète aux anneaux et ses diverses lunes. Voyager 1 est arrivé en novembre 1980 et a ensuite utilisé la gravité de la planète pour se lancer hors du plan du système solaire. Voyager 2 a traversé en août 1981, continuant vers Uranus et Neptune. La paire de sondes a révélé de nombreux détails inattendus sur le système Saturne, mais Voyager 1 n’a pas été la première mission à prendre une vue rapprochée de la planète. Ce titre appartient à Pioneer 11, qui a survolé le monde annelé en 1979. Ses photographies, combinées à des détections au sol, ont aidé les scientifiques planétaires à mieux planifier les itinéraires de survol de Saturne des Voyagers, ainsi qu’à choisir les cibles sur lesquelles se concentrer. Chaque approche la plus proche était une rencontre rapide – après tout, les sondes se déplaçaient à plus de 9 miles par seconde (15 km/s). Mais l’équipe de la mission a commencé à recueillir des observations détaillées de chaque cible des semaines à l’avance. Et pendant les deux semaines entourant chaque rencontre la plus proche de Saturne, toutes les équipes scientifiques convergeaient au Jet Propulsion Laboratory de Pasadena, en Californie, pour une séance d’observation intense
.Caractéristiques remarquables des anneaux
Avant que Voyager n’arrive sur Saturne, les scientifiques connaissaient deux voies vides séparant les anneaux de Saturne : la division Cassini et l’Encke Gap. Mais sur la base des observations des télescopes Pioneer et au sol, « nous pensions trouver des feuilles de matériau fades et sans relief séparées par des espaces », explique Linda Spilker, qui a étudié les anneaux dans le cadre de l’équipe Voyager et est maintenant le projet scientifique Cassini. Au lieu de cela, le vaisseau spatial jumeau a révélé que les anneaux étaient tout sauf fades.
Le 6 octobre 1980, alors que Voyager 1 était encore à 30 millions de miles (50 millions de kilomètres) de Saturne, les chercheurs ont d’abord distingué des stries sombres dans les anneaux. Les stries ne tournaient pas autour de la planète, mais semblaient plutôt rayonner loin d’elle. Ces « rayons » étaient le premier de nombreux détails inattendus dans le système d’anneaux. Alors que Voyager 1 s’approchait de l’approche la plus proche et que la résolution s’améliorait, l’équipe pouvait distinguer plus de détails. « Cela ressemblait à des rainures sur un disque phonographique », explique Spilker à propos des anneaux. Des centaines d’anneaux concentriques encerclaient Saturne. Les scientifiques ont vu des vagues le long des bords des espaces entre ces anneaux, ainsi que des caractéristiques tressées et des structures en spirale à l’intérieur des anneaux – tout cela en raison de l’influence gravitationnelle de petites lunes intégrées et assises juste à l’extérieur des anneaux. Ils ont même vu des motifs qui ressemblaient à des ailes d’hélices sortant en spirale de petites lunes, montrant comment de gros rochers dégagent de la matière le long des interstices de leur orbite. L’étude du comportement des petites lunes dans un « disque de débris » tel que les anneaux de Saturne a permis aux scientifiques d’étudier indirectement comment les planètes se forment autour des étoiles dans les disques protostellaires. « Les anneaux étaient tellement plus que ce que j’avais imaginé », ajoute Spilker.
Mais ce ne sont pas seulement les belles images du système d’anneaux photogéniques qui ont surpris les scientifiques. Lorsque Voyager 2 s’est approché de Saturne en août, il a observé la lumière des étoiles de Delta Scorpii alors que les anneaux passaient entre cette étoile de fond et le vaisseau spatial. Appelée occultation, cette vue filtrée a permis aux chercheurs de voir des détails encore plus fins dans les anneaux. En fait, ils ont vu les particules dans les anneaux avec une résolution 10 à 20 fois meilleure qu’en photographiant directement les anneaux.
Le soir de l’approche la plus proche, alors que Voyager 2 se trouvait à un peu plus de 161 000 km de Saturne, la photo polarimètre (un instrument qui enregistre la dispersion de la lumière sur les particules) a observé les anneaux pendant deux heures et demie. Ces données ont été imprimées sur un rouleau de papier à l’aide d’un stylo traceur. « Je me souviens de l’avoir déroulé dans le couloir, d’avoir mis un livre à une extrémité et un livre à l’autre extrémité, d’avoir traversé et d’avoir simplement regardé les données », se souvient Spilker. « C’était comme marcher à travers les anneaux. » Avec ces données, les scientifiques ont pu estimer l’épaisseur au bord de chaque anneau : entre 33 et 656 pieds (10 à 200 m). Ils ont vu des structures plus petites dans les anneaux : des amas, des torsions et des vagues, tous dus à la gravité des satellites de Saturne. Cette occultation à l’aide de Delta Scorpii a été l’une des observations les plus cruciales que Voyager a faites à Saturne. Et avec un seul événement de ce type, les données étaient extrêmement précieuses, dit Spilker.
Quelle différence une génération de conception technologique fait : Aujourd’hui, les scientifiques ont des centaines d’observations d’occultation du vaisseau spatial Cassini, qui a étudié le système Saturne de 2004 à septembre de cette année. Les 13 années d’observations de Cassini ont fourni des réponses sur la façon dont les lunes et Saturne elle-même façonnent les anneaux.
Les satellites de Saturne
Avant que l’un ou l’autre Voyager n’arrive à Saturne, la plupart des lunes de la planète n’étaient rien de plus que des piqûres de lumière. Les télescopes au sol ne pouvaient pas résoudre leurs surfaces, de sorte que les scientifiques avaient peu d’informations sur l’immense variation de ces mondes. Le premier était Titan, la plus grande lune de la planète. Voyager 1 a effectué son approche la plus proche de la sphère orange dans les dernières heures du 11 novembre 1980, lorsqu’il a volé à moins de 310 000 miles (500 000 km) de la lune. Les scientifiques espéraient voir à travers l’atmosphère épaisse pour en savoir plus sur la surface, mais les mystères de Titan n’étaient pas si faciles à résoudre. Les caméras visibles et infrarouges ne pouvaient pas pénétrer les nuages. Heureusement, les chercheurs ont pu envoyer un signal radio à la surface et en revenir, et l’ont utilisé pour calculer la densité de l’atmosphère : 1,6 fois celle de la Terre. Lors de l’analyse des données radio, une rumeur étouffée s’est répandue parmi les dizaines de scientifiques de Voyager stationnés au JPL, rappelle la planétologue Carolyn Porco, selon laquelle de l’azote liquide pourrait exister à la surface de Titan. « Il s’est avéré que l’analyse initiale était incorrecte », dit-elle. « Mais je n’oublierai jamais le frisson indescriptible d’entendre cette rumeur. Il s’est senti, pendant un moment, comme nous tous étaient coéquipiers sur le vaisseau spatial Enterprise, et nous venions de tomber sur le monde le plus extraterrestre jamais vu. Nous étions en effet des explorateurs planétaires. Porco a ensuite exploré le système saturnien en tant que membre de l’équipe Cassini.
Ce que Voyager a révélé de Titan, cependant – la connaissance de la densité et de la composition de son atmosphère, la possibilité d’hydrocarbures peut-être sous forme liquide à la surface – a rendu Titan encore plus intrigant pour une étude plus approfondie. En fait, dit Spilker, « c’est vraiment le survol de Titan par Voyager, et ce que nous avons appris et ce que nous n’avons pas appris, qui a conduit à ce fort désir de revenir en arrière. » Et finalement, c’est ce survol qui a déclenché la mission Cassini.
Les découvertes de Titan n’étaient que le début de la révélation des satellites saturniens. De loin, deux des lunes les plus proches de la planète, Mimas et Encelade, avaient été considérées comme des jumelles en raison de leurs tailles similaires. Mais le 12 novembre 1980, Voyager a découvert que leurs surfaces étaient très différentes. Alors que Mimas était criblé de preuves de milliards d’années de collisions de débris spatiaux, Encelade, curieusement, ne l’était pas. Les scientifiques s’attendaient à une surface fortement cratérisée, « et pourtant il y avait des parties d’Encelade qui étaient lisses », explique Andrew Ingersoll de Caltech, qui était membre de l’équipe d’imagerie Voyager. .PNG)
Le monde était également très réfléchissant, semblable à la luminosité de la neige fraîchement tombée. Les observations depuis la Terre d’un anneau autour de Saturne à la distance de l’orbite d’Encelade ont déjà laissé entendre que peut-être cette petite lune alimente d’une manière ou d’une autre l’anneau. Pourrait-il y avoir des volcans de glace sur Encelade, fournissant le matériau gluant qui remplirait les cratères d’impact ? Si c’est le cas, une partie de ce matériau jaillissant pourrait peut-être s’échapper de la surface et orbiter autour de Saturne dans le cadre de l’anneau E. Ces premières observations détaillées de Voyager ont déclenché une fascination permanente pour cette petite lune réfléchissante, ajoute Ingersoll. Les scientifiques savent maintenant grâce à la mission Cassini qu’un océan d’eau souterraine alimente les geysers au pôle sud d’Encelade. Ils ont également découvert une activité hydrothermale probable au fond de l’océan. Sur Terre, les écosystèmes biologiques prospèrent dans de tels environnements. Pourraient-ils faire la même chose sur Encelade ? C’est une question à laquelle une future mission dédiée à la petite lune pourrait répondre.
La météo là-bas
Les scientifiques n’ont pas envoyé Voyager sur Saturne pour étudier uniquement ses anneaux et ses lunes. La planète et son atmosphère étaient également au centre des préoccupations scientifiques. Comme celle de sa planète sœur géante, Jupiter, l’atmosphère de Saturne accueille des tempêtes incroyables et d’énormes courants-jets, et les jumeaux Voyager ont été les premiers vaisseaux spatiaux à photographier de près les détails de ces sommets nuageux.
En réanalysant les images Voyager des pôles de Saturne, l’astronome David Godfrey a découvert une forme hexagonale entourant le pôle nord. Cette forme surprenante provient de courants-jets se déplaçant à des vitesses différentes. « C’est vraiment juste un courant sinueux qui coule vers l’est un peu plus vite que le reste de ses voisins », explique Ingersoll, qui était également à la tête du groupe de travail sur l’atmosphère de Voyager. Cet hexagone était toujours là des décennies plus tard, lorsque Cassini atteignit Saturne. Et puis il y a les vents de Saturne eux-mêmes. « Je me souviens d’avoir été étonné de la vitesse à laquelle les vents soufflaient », se souvient Ingersoll – bien que la vitesse ne soit pas encore connue. C’est parce que les scientifiques n’ont pas de référence pour mesurer la vitesse du vent, explique Ingersoll, qui étudie les atmosphères planétaires depuis des décennies. « Sur Terre, nous mesurons le vent par rapport aux continents », explique Ingersoll, et Saturne, bien sûr, n’a pas de continents. Mais si les scientifiques pouvaient mesurer la vitesse de rotation du noyau solide de la planète, cette vitesse servirait de référence.
Pour obtenir ce taux de rotation pour une planète géante, les chercheurs suivent le champ magnétique de la planète, qui est produit dans le noyau solide. Sur Jupiter, l’axe du champ magnétique est incliné par rapport à l’axe de rotation, ce qui signifie que lorsque le noyau tourne, le champ magnétique vacille. « Vous voyez le champ magnétique osciller d’avant en arrière comme un top, et cela vous indique à quelle vitesse l’intérieur de la planète tourne », explique Ingersoll. Malheureusement, l’axe du champ magnétique et l’axe de rotation de Saturne sont trop similaires pour produire une oscillation mesurable sur les instruments des Voyagers. Mais dans sa phase finale de mission, écrémant juste au-dessus des sommets des nuages, Cassini pourrait enfin se rapprocher suffisamment de la planète pour mieux suivre l’oscillation.
Le 15 septembre, Cassini terminera son étude de Saturne, fermant la porte à des observations rapprochées de la planète aux anneaux, tout comme le départ de Voyager en 1981. Les deux missions ont également répondu à des questions de longue date sur le monde aux anneaux et son système comme introduit de nouveaux mystères à résoudre pour les futurs engins spatiaux. Ce monde contient de beaux anneaux qui imitent certaines caractéristiques des disques autour de jeunes étoiles, des tempêtes atmosphériques intenses et une variété de lunes – dont une avec un système météorologique semblable à la Terre et une autre avec les ingrédients d’un environnement habitable. « L’étude de Saturne a fourni aux scientifiques les moyens d’étudier les processus qui sont à l’œuvre dans tout notre système solaire et invariants à l’échelle dans le cosmos », explique Porco. « Aucune autre planète ne peut en revendiquer autant. » Grâce à Voyager 1 et 2, nous savons pourquoi le système de Saturne continue de tenter les explorateurs planétaires
Voyager 1 avait photographié les geysers d’Encelade en 1980
Un passionné d’imagerie spatiale a identifié les jets de vapeur émis par le petit satellite de Saturne sur une photo prise 25 ans avant leur découverte par la sonde Cassini. Les astronomes n’ont découvert les geysers d’Encelade qu’en 2008. Pourtant, la sonde Voyager 2 les avait photographiés dès 1980, lors de son passage dans le système de Saturne. C’est l’étonnante découverte que vient de faire Ted Stryk, professeur de philosophie dans le Tennessee, passionné d’imagerie spatiale.
Huit photos anodines de Voyager 1
Déjà auteur de remarquables traitements de clichés pris par d’anciennes sondes spatiales, Ted Stryk a cette fois retrouvé Encelade sur des images à grand champ prises par Voyager 1, le 13 novembre 1980. La sonde lancée en 1977 avait alors dépassé Saturne et elle photographiait la planète alors que celle-ci se présentait légèrement à contre-jour, sous la forme d’un croissant. Sur huit de ces photos, Encelade apparaît dans le champ sous la forme d’un petit point. Mais en examinant de près le satellite glacé, celui-ci affiche une taille de plusieurs pixels, si bien qu’on peut voir sa partie éclairée par le Soleil, comme un croissant. On aperçoit aussi sa partie nocturne qui est faiblement illuminée par le clair de Saturne. Mais on discerne aussi, plus faiblement, une curieuse excroissance émane de son pôle Sud. Il s’agit des fameux geysers découverts et observés de près par la sonde Cassini à partir de 2008.
La sonde Voyager 1 nous envoie les premières photographies de la planète Saturne. Elle a été lancée le 5 septembre 1977. Sa rencontre la plus proche avec Jupiter eut lieu le 5 mars 1979, à 350 000 km de la planète, et celle avec Saturne se déroula le 12 novembre 1980, à 124 000 km. Voyager 2 a été lancée le 20 août 1977, suivie par le lancement de Voyager 1, 16 jours plus tard. Le 24 janvier 1986, Voyager 2 atteignit Uranus qu’elle dépassa à une distance de 107 000 km, et la mission s’acheva avec la rencontre de Neptune et de Triton le 24 août 1989, lorsque la sonde passa à 48 000 km de la surface de Neptune. Aujourd’hui, après 25 ans, ces sondes ont quitté le système solaire. Voyager 1 a dépassé la sonde Pioneer 10 et est maintenant l’objet terrestre le plus éloigné de nous. Nous continuons de communiquer avec les sondes Voyager et devrions pouvoir garder le contact jusqu’en 2030.
https://www.cieletespace.fr/actualites/voyager-1-avait-photographie-les-geysers-d-encelade-en-1980
https://www.sciencephoto.com/media/1202551/view/voyager-1-approaching-saturn-november-1980
https://astronomy.com/magazine/2019/08/close-encounters-with-the-ringed-planet
https://www.mentalfloss.com/article/88586/day-1980-voyager-1-showed-us-saturn
https://www.nasa.gov/image-feature/voyager-1-image-of-saturn