L'hexagone de Saturne

Mis à jour le 19 octobre 2026 · 6 min de lecture

L'hexagone de Saturne est une figure nuageuse à six côtés qui entoure le pôle Nord de la planète, dessinée par un courant-jet circulant sur un tracé hexagonal vers 78° de latitude nord. Il mesure environ 29 000 km de large, plus de deux fois le diamètre de la Terre, et chacun de ses côtés avoisine 14 500 km. Repéré sur les images de Voyager en 1980-1981, il persiste depuis plus de quarante ans et serait une onde stable piégée dans un jet rapide et étroit.

Une découverte cachée dans les images de Voyager

Voyager 1 et 2 ont survolé Saturne en novembre 1980 et août 1981 en observant la région polaire nord sous un angle rasant. Une étrange forme polygonale figurait sur leurs images, mais sa géométrie n'est apparue clairement qu'une fois les clichés reprojetés comme vus à la verticale du pôle. En 1988, D. A. Godfrey, de l'observatoire national américain NOAO, a décrit cette « structure hexagonale » dans la revue Icarus, en notant qu'elle semblait tourner avec une période proche de la période radio de Saturne.

Des télescopes au sol et Hubble l'ont de nouveau entrevue au début des années 1990. À l'arrivée de Cassini en 2004, le pôle Nord était plongé dans la nuit hivernale : la sonde a d'abord cartographié l'hexagone dans l'infrarouge thermique, qui révèle la chaleur et non la lumière réfléchie. En 2006, ces images montraient un hexagone intact, preuve qu'il avait survécu au moins un quart de siècle. Après l'équinoxe de 2009, le Soleil est revenu et les caméras de Cassini ont livré les vues détaillées qui ont rendu l'hexagone célèbre. Voir Voyager.

Taille et structure

Chaque côté de l'hexagone mesure environ 14 500 km, un peu plus que le diamètre terrestre, et l'ensemble s'étend sur quelque 29 000 km. Le long de ses bords file un courant-jet à environ 100 m/s, soit 360 km/h, inscrit dans une bande de nuages et de brume qui marque la frontière. Ce jet est étroit et étonnamment rectiligne sur chaque côté, avec des virages serrés aux angles.

À l'intérieur, au pôle même, trône un immense cyclone. Les images rapprochées de Cassini en 2012 ont montré un œil d'environ 2 000 km de large, bien plus grand que celui de n'importe quel ouragan terrestre, entouré de nuages filant à environ 150 m/s. De plus petits tourbillons tournoient entre le cyclone et les parois de l'hexagone. Cette structure est décrite avec les autres tourbillons polaires à la page tempêtes.

L'hexagone s'élève aussi en altitude. Une étude menée par Leigh Fletcher en 2018 a montré qu'à l'approche de l'été boréal une forme hexagonale était apparue dans la stratosphère, à des centaines de kilomètres au-dessus des nuages : l'influence du jet monte bien plus haut qu'on ne le pensait.

À quelle vitesse tourne-t-il ?

L'hexagone tourne dans son ensemble presque exactement avec l'ancienne période radio de Saturne, environ 10 h 39 min, le Système III adopté après Voyager. On y a longtemps vu la preuve d'un ancrage dans l'intérieur profond. Depuis, la véritable durée du jour a été révisée à environ 10 h 33 min : l'hexagone dérive donc lentement par rapport à la masse de la planète, comme une onde qui se déplace au sein de l'écoulement. Pourquoi sa vitesse coïncide-t-elle si bien avec la période radio ? La question reste ouverte.

Pourquoi un hexagone ?

Aucune théorie ne fait l'unanimité, mais plusieurs travaux convergent vers la même idée : l'hexagone serait une onde dans un courant-jet, un méandre stabilisé en une figure à six lobes.

• Les expériences de laboratoire. En 2010, Ana Aguiar, Peter Read et leurs collègues de l'université d'Oxford ont fait tourner un cylindre d'eau dont un anneau intérieur tournait à une vitesse différente. Au-delà d'un certain écart de vitesse, la frontière entre les deux écoulements se brisait en polygones, dont le nombre de côtés dépendait des vitesses de rotation. Des hexagones apparaissaient dans des conditions comparables à celles de Saturne.
• Les modèles de jet peu profond. En 2015, Raúl Morales-Juberías et ses collègues ont montré par simulation qu'un jet étroit dirigé vers l'est vers 78° N, légèrement perturbé, ondule naturellement en un hexagone stable qui dérive à une vitesse proche de celle observée.
• Les modèles de convection profonde. En 2020, Rakesh Yadav et Jeremy Bloxham ont obtenu des jets hexagonaux dans un modèle de convection profonde à l'intérieur de Saturne, ce qui suggère que la structure pourrait s'enraciner à des milliers de kilomètres de profondeur.

Le débat porte donc sur la profondeur : l'hexagone est-il un phénomène météorologique superficiel ou la manifestation en surface d'écoulements profonds ? Les données de gravité de Cassini, qui montrent que les vents descendent jusqu'à environ 9 000 km, laissent les deux hypothèses ouvertes. Voir l'atmosphère.

Du bleu à l'or

Entre novembre 2012 et avril 2016, les images de Cassini ont montré l'intérieur de l'hexagone changer de couleur, d'un bleu profond à un ton doré. En cause, la saison. Pendant le long hiver boréal, le pôle recevait très peu de lumière et les particules de brume se faisaient rares : la lumière diffusée par un gaz limpide paraissait bleue. À mesure que le printemps avançait vers le solstice de mai 2017, le rayonnement ultraviolet a relancé la production de brume photochimique à l'intérieur de l'hexagone, qui agit comme une barrière empêchant cette brume de se disperser. Le pôle est devenu doré comme le reste de la planète. Voir la couleur de Saturne et les saisons.

Pourquoi seulement au nord ?

Le pôle Sud de Saturne possède son propre tourbillon puissant, une tempête chaude semblable à un ouragan, d'environ 8 000 km de large, photographiée par Cassini en 2006, mais pas d'hexagone. Le jet austral situé à des latitudes comparables est plus faible et structuré différemment, ce qui, dans les modèles, ne produit pas de polygone stable. Aucune autre planète ne présente un tel phénomène, même si Juno a révélé autour des pôles de Jupiter des groupes géométriques de cyclones, octogonal au nord et pentagonal à hexagonal au sud, formés de tempêtes distinctes et non d'un jet unique.

Sources

• Godfrey, D. A. (1988), « A hexagonal feature around Saturn's north pole », Icarus 76
• Aguiar, A. C. B., Read, P. L. et al. (2010), « A laboratory model of Saturn's North Polar Hexagon », Icarus 206
• Fletcher, L. N. et al. (2018), « A hexagon in Saturn's northern stratosphere surrounding the emerging summertime polar vortex », Nature Communications 9
• NASA Science : Saturn