L'anneau de Phoebé, le plus grand anneau de Saturne

Mis à jour le 19 octobre 2026 · 5 min de lecture

L'anneau de Phoebé est un immense tore de poussière sombre qui entoure Saturne entre environ 6 et 16 millions de km de la planète, bien au-delà des anneaux visibles. Découvert en 2009 grâce au télescope spatial infrarouge Spitzer, il est le plus grand anneau connu du Système solaire. Ses poussières, arrachées à la lune Phoebé, tournent en sens rétrograde et finissent par s'écraser sur Japet, dont elles noircissent une face entière.

Une découverte en infrarouge

Les anneaux principaux de Saturne brillent parce qu'ils réfléchissent la lumière du Soleil. L'anneau de Phoebé, lui, est fait de poussière sombre et si diluée qu'il est invisible en lumière visible : la sonde Cassini, pourtant en orbite autour de Saturne, ne l'avait pas repéré. Il émet en revanche un faible rayonnement thermique, car ses grains sont à environ -190 °C, soit un peu plus chauds que le fond du ciel.

C'est ce rayonnement que l'instrument MIPS du télescope spatial Spitzer a détecté à 24 micromètres. L'équipe d'Anne Verbiscer (université de Virginie), Michael Skrutskie et Douglas Hamilton (université du Maryland) a annoncé la découverte dans Nature en octobre 2009, en le présentant comme le plus grand anneau de Saturne. Selon la NASA, il faudrait environ un milliard de Terres pour remplir son volume.

Un anneau hors norme

L'anneau de Phoebé ne ressemble pas à un disque mince mais à un énorme beignet épais. Les premières mesures de Spitzer le situaient entre environ 128 et 207 rayons de Saturne, soit 7,7 à 12,5 millions de km. En 2015, une étude fondée sur les données du télescope WISE, publiée dans Nature par Douglas Hamilton et ses collègues, a montré qu'il s'étend en réalité d'environ 100 à 270 rayons de Saturne, soit de 6 à 16 millions de km, et qu'il est dominé par des particules très petites.

Son inclinaison s'explique par sa distance. À plusieurs millions de kilomètres, l'aplatissement de Saturne n'influe presque plus sur les orbites ; c'est l'attraction du Soleil qui domine, et les grains s'alignent sur le plan de l'orbite de Saturne autour du Soleil. Or l'équateur de la planète est incliné de près de 27° sur ce plan (voir les saisons de Saturne).

Phoebé, la source

La lune Phoebé, large d'environ 213 km, orbite à près de 13 millions de km de Saturne, au cœur de l'anneau. Découverte en 1899 par William Pickering, elle fut la première lune identifiée par la photographie. Son orbite est rétrograde : elle tourne dans le sens inverse de la rotation de Saturne, signe probable d'un corps capturé, comme les autres satellites irréguliers.

Phoebé est criblée de cratères. Les impacts de micrométéorites qui la frappent en permanence éjectent de la poussière qui s'échappe de sa faible gravité et se répand le long de son orbite. D'autres satellites irréguliers peuvent contribuer à l'anneau, mais Phoebé, de loin le plus gros, en serait la principale source.

La clé du mystère de Japet

L'anneau de Phoebé a résolu une énigme vieille de plus de trois siècles. Dès 1671, Jean-Dominique Cassini, qui venait de découvrir Japet, avait remarqué qu'il n'était visible que d'un côté de Saturne. Il en avait déduit, avec raison, que la lune présentait une face claire et une face sombre. La région sombre, qui couvre l'hémisphère avant de Japet, porte aujourd'hui le nom de Cassini Regio.

Le scénario proposé est le suivant :

1. La pression du rayonnement solaire et le freinage dû à l'absorption et la réémission de la lumière (effet Poynting-Robertson) font lentement spiraler les grains de l'anneau vers Saturne.
2. Japet, qui orbite à environ 3,56 millions de km en sens direct, se trouve sur leur chemin. Comme les grains tournent en sens inverse, ils frappent de plein fouet son hémisphère avant, comme des insectes sur un pare-brise.
3. Cette poussière sombre absorbe davantage la lumière solaire et réchauffe la surface. La glace s'y sublime et va se recondenser sur les régions plus froides et plus claires. Ce processus d'emballement thermique, décrit par John Spencer et Tilmann Denk en 2010, accentue le contraste et explique pourquoi la frontière entre les deux faces est si nette.

Ce mécanisme rend compte de la répartition de la matière sombre, mais pas de tous les détails : la teinte de la face sombre de Japet diffère légèrement de celle de Phoebé, et la chimie exacte du dépôt reste étudiée. Une partie de la poussière atteint aussi Hypérion, dont les creux sont tapissés de matière sombre.

Un anneau d'un genre à part

L'anneau de Phoebé rappelle que la notion d'anneau recouvre des objets très différents. Les anneaux principaux sont des disques denses de glace, façonnés par les satellites bergers et les résonances. L'anneau E est un nuage de glace fine alimenté par Encelade. L'anneau de Phoebé, enfin, est un nuage de débris ténu, gouverné par le Soleil autant que par Saturne. Pour une vue d'ensemble, voir les noms des anneaux.

Sources

• A. J. Verbiscer, M. F. Skrutskie et D. P. Hamilton, « Saturn's largest ring », Nature, 2009
• D. P. Hamilton et al., « Small particles dominate Saturn's Phoebe ring to surprisingly large distances », Nature, 2015
• J. R. Spencer et T. Denk, « Formation of Iapetus' extreme albedo dichotomy by exogenically triggered thermal ice migration », Science, 2010
• NASA Science, Saturn