Anneaux de Rhéa

Détection

Voyager 1 a vu une zone sans autant d'électrons énergétiques piégés dans le champ magnétique de Saturne en aval de Rhéa en 1980. Ces mesures, qui n'ont jamais été expliquées, ont été effectuées à une distance plus grande que les données de Cassini.

Le 26 novembre 2005, Cassini a fait survoler à Rhéa sa mission première, celle qui était ciblée. Elle est passée à moins de 500 km de la surface de Rhéa, en aval du champ magnétique de Saturne, et a vu le sillage plasmatique qui en résultait, comme elle l'avait fait avec d'autres lunes, telles que Dione et Tethys. Dans ces cas-là, il y a eu une coupure d'électrons énergétiques lorsque Cassini est passée dans l'ombre du plasma des lunes (les régions où les lunes elles-mêmes ont bloqué le plasma magnétosphérique pour qu'il n'atteigne pas Cassini). Cependant, dans le cas de Rhéa, le plasma d'électrons a commencé à diminuer à une distance huit fois plus grande, et a diminué progressivement jusqu'à la chute brutale attendue lorsque Cassini est entrée dans l'ombre du plasma de Rhéa. La distance étendue correspond à la sphère de Hill de Rhéa, la distance de 7,7 fois le rayon de Rhéa à l'intérieur de laquelle les orbites sont dominées par la gravité de Rhéa plutôt que par celle de Saturne. Lorsque Cassini a émergé de l'ombre de Rhéa, la configuration inverse s'est produite : Une forte poussée d'électrons énergétiques, puis une augmentation progressive du rayon de la sphère de Rhéa.

Ces relevés sont similaires à ceux d'Encelade, où l'eau qui sort de son pôle sud absorbe le plasma d'électrons. Cependant, dans le cas de Rhéa, le schéma d'absorption est symétrique.

De plus, l'instrument d'imagerie magnétosphérique (MIMI) a constaté que ce doux gradient était ponctué par trois fortes chutes de flux de plasma de chaque côté de la lune, un schéma qui était également presque symétrique.

En août 2007, Cassini a de nouveau traversé l'ombre de plasma de Rhéa, mais plus loin en aval. Ses relevés étaient similaires à ceux de Voyager 1.

Il n'y a pas d'images ou d'observations directes du matériau que l'on pense absorber le plasma, mais les candidats probables seraient difficiles à détecter directement. D'autres observations sont prévues pour la première prolongation de la mission de Cassini, avec un survol ciblé prévu pour le 2 mars 2010.

Comparaison des relevés MIMI à Rhea et à Tethys, et anneaux possibles. Le sillage du plasma est plus turbulent à Rhéa qu'à Téthys, et son ombre n'est donc pas aussi nette.


Une exposition de 100 secondes d'une Rhéa rétro-éclairée n'a pas permis de trouver la moindre trace d'anneaux. S'ils existent, ils sont soit trop ténus, soit ne diffusent pas assez de lumière pour être détectés. Cette géométrie d'observation est particulièrement adaptée à la détection de minuscules particules de la taille d'une poussière, de sorte qu'un anneau entièrement constitué de débris plus gros est encore possible. Le croissant lumineux éclairé par le soleil se trouve en bas à droite ; l'éclairage gibbeux du côté gauche est planétaire.

Interprétation

La trajectoire de Cassini rend l'interprétation des lectures magnétiques difficile.

Les candidats évidents pour la matière absorbant le plasma magnétosphérique sont le gaz neutre et la poussière, mais les quantités nécessaires pour expliquer la diminution observée du nombre d'électrons sont bien plus élevées que ne le permettent les mesures de Cassini. C'est pourquoi les chercheurs, menés par Geraint Jones de l'équipe MIMI de Cassini, soutiennent que la diminution des électrons doit être causée par des particules solides en orbite autour de Rhéa :

Une analyse des données sur les électrons indique que cet obstacle se présente très probablement sous la forme d'un disque de matériau à faible profondeur optique près du plan équatorial de Rhéa et que le disque contient des corps solides d'une taille pouvant atteindre ~1 m.

L'explication la plus simple pour les ponctuations symétriques du flux de plasma sont les "arcs prolongés ou anneaux de matière" en orbite autour de Rhéa dans son plan équatorial. Ces piqûres symétriques présentent une certaine similitude avec la façon dont les anneaux d'Uranus ont été trouvés en 1977.

Les éventuels anneaux du Rhin
Anneau	Rayon orbital (km)
disque	< 5,900
1	≈ 1,615
2	≈ 1,800
3	≈ 2,020

Cependant, tous les scientifiques ne sont pas convaincus que les signatures vues sont causées par un système d'anneaux. Aucun anneau n'a été observé sur les images, ce qui limite très faiblement les particules de la taille de la poussière. De plus, un anneau fait de blocs rocheux devrait générer des poussières qui auraient probablement été vues sur les images.

Histoire

Les simulations suggèrent que les corps solides peuvent orbiter de façon stable autour de Rhéa, près de son plan équatorial, sur des échelles de temps astronomiques. Ils pourraient ne pas être stables autour de Dione et de Tethys, car ces lunes sont beaucoup plus proches de Saturne, et ont donc des sphères Hill beaucoup plus petites, ou autour de Titan en raison de la traînée de son atmosphère dense.

De nombreuses suggestions ont été faites quant à l'origine possible des anneaux. Un impact pourrait avoir mis de la matière en orbite ; cela aurait pu se produire il y a 70 millions d'années encore. Un petit corps aurait pu être perturbé lorsqu'il a été pris en orbite autour de Rhéa. Dans les deux cas, les débris auraient fini par s'installer sur des orbites équatoriales circulaires. Cependant, étant donné leur stabilité orbitale à long terme, il est possible qu'ils survivent à la formation de Rhéa elle-même.

Pour qu'il y ait des anneaux différents, il faut que quelque chose les sépare. Il est suggéré d'inclure des lunes ou des amas de matière à l'intérieur du disque, semblables à ceux que l'on voit dans l'anneau A de Saturne.