En 2010 et 2011, grâce à des simulations numériques et aux données de la sonde Cassini, une équipe de chercheurs français a développé un nouveau modèle décrivant le mécanisme de formation des lunes de Saturne. Les chercheurs ont découvert que les anneaux de Saturne, disques très fins de petits blocs de glace qui entourent la planète, donnaient eux-mêmes naissance à des satellites de glace. En effet, au cours du temps, les anneaux s'étalent et lorsqu'ils atteignent une certaine distance de la planète (appelée « limite de Roche* »), leurs extrémités s'agglomèrent, formant de petits corps qui se détachent et s'éloignent. Les anneaux donnent ainsi naissance à des satellites en orbite autour de la planète.

À partir de ce nouveau modèle, Aurélien Crida et Sébastien Charnoz, ont voulu tester si celui-ci pouvait être généralisé à d'autres planètes. Leurs calculs mettent en lumière plusieurs points importants. Ce modèle de formation des satellites à partir d'anneaux explique pourquoi les satellites les plus gros se trouvent à une distance plus éloignée de la planète que les satellites de plus petite taille. De plus, le modèle prévoit aussi la présence d'une accumulation de satellites près de la « limite de Roche* », le lieu de leur naissance, sur le bord externe des anneaux. Cette distribution est donc en parfait accord avec le système planétaire de Saturne. Le même modèle peut également s'appliquer aux satellites des planètes géantes Uranus et Neptune qui sont organisés suivant la même architecture. Ceci suggère que ces planètes possédaient autrefois des anneaux massifs similaires à ceux de Saturne qu'elles auraient, par la suite, perdus en donnant naissance à leurs satellites. Enfin, ce modèle pourrait aussi s'appliquer à la formation des satellites des planètes terrestres. Et, suivant les calculs réalisés par les chercheurs, dans des cas particuliers, un seul et unique satellite peut se former à partir de l'anneau entourant la planète : c'est le cas pour la Terre avec la Lune, et pour Pluton avec Charon.

Ainsi, il serait possible d'expliquer, grâce au seul mécanisme d'étalement des anneaux planétaires, le phénomène de formation de la grande majorité des satellites réguliers de notre système solaire.

* La limite de Roche équivaut à environ 2,5 fois le rayon de la planète. Lorsque les anneaux d'une planète s'étendent jusqu'à atteindre cette distance, ils deviennent instables et forment des agrégats capables de se coller les uns aux autres pour donner naissance à un satellite qui se détachera par la suite de l'anneau.

Ce travail est le fruit d'une coopération entre le laboratoire Lagrange (Université Nice Sophia Antipolis, CNRS, Observatoire de la Côte d'Azur) et le laboratoire AIM (Université Paris Diderot, CEA, CNRS).

Les calculs numériques ont été rendus possibles grâce au soutien financier du programme laboratoire d'excellence (LabEx) UnivEarthS.

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