La géante gazeuse Saturne influencée par une petite lune

Deuxième planète du système solaire par sa taille, pour un volume équivalent à plus de 760 fois celui de la Terre, Saturne possède de nombreuses lunes. Parmi elles, Encelade tourne à plus de 200 000 km de la géante gazeuse. Petite par sa taille (500 km de diamètre), Encelade est cependant devenue célèbre grâce aux geysers d’eau et de poussières éjectés depuis son pôle sud, découverts en 2005 par la sonde Cassini.

 En exploitant les données de cette mission spatiale, qui s’est achevée en 2017, une collaboration internationale incluant des scientifiques du LPP* a mis en évidence l’importance de l’influence électromagnétique d’Encelade sur sa planète hôte. Saturne, comme de nombreuses planètes, possède un champ magnétique qui s’étend autour d’elle, formant une magnétosphère (par analogie avec une atmosphère). Bien qu’invisible, celles-ci se manifeste par de nombreuses interactions complexe avec l’environnement. 

13 années de données passées au crible

Par exemple, des particules chargées comme des électrons peuvent être accélérées en suivant les lignes de champ magnétiques et entrer en collision avec les particules de l’atmosphère de la planète, ce qui entraîne l’émission de lumière lors des aurores.  « La mission Cassini avait observé l’empreinte aurorale d’Encelade au niveau du pôle nord de Saturne, c’est-à-dire que des lignes de champ magnétiques relient Encelade à la planète et que des particules peuvent ainsi être accélérées de la lune jusqu’aux pôles » explique Lina Hadid, chargée de recherche CNRS au LPP. « Mais toutes les observations liées au couplage électrodynamique entre Encelade et Saturne étaient jusqu’à présent limitées aux données enregistrées lorsque Cassini survolait le satellite ».

Dans leur nouvelle étude, les chercheurs et chercheuses ont utilisait les mesures issues de tous les passages de Cassini au travers des lignes de champ magnétique reliant Encelade et Saturne durant les 13 années de la mission. « Nous avons trouvé la signature d’ondes qu’on appelle des ″ailes d’Alfvén″ en observant en particulier la polarisation du champ magnétique » détaille Thomas Chust, chargé de recherche au LPP. 

Encelade, génératrice d'ondes d'Alfvén

Ces ondes électromagnétiques résultent de l’interaction entre le champ magnétique de Saturne et Encelade et se propagent de la lune jusqu’aux pôles de la planète. Mais elles subissent également des réflexions partielles (à la manière de la lumière sur une vitre) au niveau de la haute atmosphère (ionosphère) de Saturne et au niveau du ″tore d’Encelade″, sorte de nuage de particules issues des geysers du satellite et parsemant son orbite. 

Animation de l’interaction électrodynamique entre Encelade et Saturne. L’aile d’Alfvén principale est montrée en bleu, et les ailes d’Alfvén réfléchies en magenta. La corotation du tore d’Encelade est indiquée par la flèche. Les tailles relatives de Saturne et d’Encelade ne sont pas respectées. Design & animation : Fabrice Etifier - École polytechnique.

Pour la première fois, l’étude montre que l’interaction magnétique n’est pas limitée au voisinage des panaches éjectés par Encelade. Ces ondes d’Alfvén sont détectées loin dans son sillage, à plus de 2000 fois le rayon du satellite, soit plus de 500 000 kilomètres. Cette lune agit donc comme une génératrice d’ondes d’Alfvén géante à l’échelle planétaire. « Cela ouvre des perspectives pour l’études d’autres astres, comme les satellites de Jupiter ou les exoplanètes » ajoute Lina Hadid. Il reste par ailleurs beaucoup à apprendre d’Encelade, qui abriterait notamment un océan souterrain. Une mission de grande ampleur vers cette lune glacée est en cours d’étude à l’Agence spatiale européenne.

Référence de l’article :

Hadid, L. Z., Chust, T., Wahlund, J.‐E., Morooka, M. W., Roussos, E., Witasse, O., et al. (2026). Evidence of an extended Alfvén wing system at Enceladus: Cassini's multi‐instrument observations. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 131, e2025JA034657. https://doi.org/10.1029/2025JA034657

*LPP : une unité mixte de recherche CNRS, Observatoire de Paris-PSL, Sorbonne Université, Université Paris-Saclay, École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, 91120 Palaiseau, France

La collaboration inclue des laboratoires en France (IRAP, ISAE-SUPAERO, LATMOS, LAM et le LIRA/Observatoire de Paris) et à l’international : IRFU (Suède), MPS (Allemagne), CAS (République Tchèque), ESA (Agence spatiale européenne), DIAS (Irlande), MSSL/UCL et l’Imperial College (Royaume-Uni) et, aux États-Unis, APL, UCLA, ainsi que les universités du Michigan, de Boston et d’Iowa.