Cette éclipse est la treizième éclipse totale du XXI^e siècle et la seconde éclipse de l’année 2019. La bande de totalité débute dans l’océan Pacifique sud au niveau des quarantièmes rugissants, monte ensuite au niveau du tropique du Capricorne, puis redescend et prend fin au sud de l’Amérique du Sud. L’éclipse sera visible sous la forme d’une éclipse totale uniquement en Argentine, au Chili, ainsi que sur l’île d’Oeno (une des îles Pitcairn). Elle sera visible sous la forme d’une éclipse partielle sur une grande partie de l’Amérique du Sud et dans les îles du Pacifique, notamment en Polynésie. Sa magnitude est de 1,0234.

Le tableau ci-dessous donne les circonstances générales de l’éclipse (en UTC) :

La série de Saros de cette éclipse

Le Saros est une période de récurrence des éclipses de 6 585,32 jours, correspondant à 223 révolutions synodiques de la Lune, à 242 révolutions draconitiques et à 239 révolutions anomalistiques de la Lune. Cette période a été nommée, à tort, Saros par Edmond Halley. On peut donc construire des séries longues d’éclipses séparées par un Saros.

Cette éclipse appartient à une série longue de Saros comportant 82 éclipses successives. Cette série commence avec l’éclipse partielle du 10 octobre 991 (les dates antérieures à 1582 sont données dans le calendrier julien) et se termine par l’éclipse partielle du 21 mars 2452. Elle se compose de 20 éclipses partielles, suivies de 42 éclipses totales, puis de 20 éclipses partielles. Ce sont toutes des éclipses au nœud ascendant de la Lune, donc les éclipses successives de la série vont parcourir la surface du globe terrestre du nord au sud. L’éclipse totale de plus forte magnitude est celle du 29 juillet 1478 avec une magnitude de 1,034 2458 et celle qui a une durée de totalité la plus forte est celle du 30 août 1532 avec une totalité de 5min 44,3s. L’éclipse du 2 juillet 2019 est proche de la fin de la série d’éclipses totales, elle est donc sur la partie sud du globe terrestre. La série des éclipses totales commence avec l’éclipse totale du 14 mai 1352 et se termine avec l’éclipse totale des 14 et 15 août 2091. On remarque également que toute la série ne comporte que des éclipses totales, donc avec une Lune qui reste relativement proche de son périgée.

Saturne est une planète gazeuse, la deuxième plus grosse planète de notre système solaire, derrière Jupiter. Elle est 10 fois plus grosse que la Terre en diamètre et plus de 11 fois plus petite que le Soleil. Comme Jupiter, Saturne a la morphologie d’une étoile ratée. Sa composition chimique est assez proche de celle du Soleil et si elle avait été bien plus massive qu’elle ne l’est aujourd’hui, elle serait devenue une étoile. Elle est située à plus de 1,4 milliard de kilomètres du Soleil.

À l’observation, la surface gazeuse de Saturne est nettement moins torturée que celle de Jupiter. Pourtant, Saturne est probablement, et de loin, la plus belle de toutes les planètes visibles dans un télescope. Elle doit cette beauté à ses anneaux bien sûr. Ces anneaux sont un nuage de débris (poussières, météorites, blocs de glace…) très fin (quelques dizaines de mètres d’épaisseur) et très large, 360 000 km.

Une simple lunette de 60 ou 70 mm suffit pour distinguer ces anneaux. Un tel instrument permet des amplifications de 30 à 100 fois. Toutefois, une amplification très faible (de l’ordre de 30 fois) ne permet pas de bien distinguer les anneaux. On note, tout au plus, un objet à l’aspect oblong (comme un petit ballon de rugby). Par contre, aussi faible soit-elle, cette amplification permet déjà de capturer Titan, le plus gros satellite de Saturne (5 151 km, soit plus gros encore que la planète Mercure !). Il faut donc grossir un peu plus, de l’ordre de 50 fois, si l’on veut bien distinguer les anneaux. On peut dès lors admirer une bille minuscule entourée d’une… rondelle de matière de même couleur. C’est bien sûr en grossissant plus que l’on accède à des images magnifiques. Dans une lunette de 100 mm, à partir d’une centaine de fois, si l’optique est bonne, bien réglée et la turbulence atmosphérique sage, on accède vite à une vision très flatteuse, assez proche des beaux clichés visibles dans les livres. Les anneaux sont somptueux, et, si les conditions sont bonnes, on s’amusera à capturer la division de Cassini, un anneau très sombre situé non loin du bord. Mais c’est dans les grosses optiques de la classe 300 mm, Celestron 11" (280 mm d’ouverture) ou Dobson de 305 mm, que l’image devient magnifique. Nous avons une nette préférence pour le Celestron, dont la focale démesurée permet de forts grossissements. À 150 ou 250 fois, les anneaua, actuellement bien inclinés, apparaissent nets et très fins et on parvient cette fois à distinguer nettement des détails sur la planète elle-même.

Afin d’expliquer l’origine de la division de Cassini qui sépare en deux les anneaux brillants de Saturne, une collaboration internationale menée par des chercheurs français a mené l’enquête en s’appuyant sur des simulations numériques de la planète, de ses satellites et de ses anneaux. Ces chercheurs ont montré que le satellite Mimas pouvait avoir creusé à distance ce sillon de 4 500 km à condition d’avoir pu évacuer suffisamment d’énergie, soit en réchauffant une partie de son intérieur pour former un océan interne, soit en transmettant cette chaleur au satellite Encelade voisin, qui peut plus facilement l’évacuer par ses geysers. Selon ce mécanisme, la division de Cassini se serait ainsi formée en moins de 10 millions d’années et devrait persister encore au moins 40 millions d’années.

Dans notre système solaire, Saturne se distingue des autres planètes par ses anneaux proéminents. Au milieu de ces anneaux, on peut distinguer, même depuis la Terre, un sillon particulièrement sombre de 4 500 km de large, découvert par Jean-Dominique Cassini (le premier directeur de l’Observatoire de Paris) en 1675, et appelé depuis « division de Cassini ». Quelques 340 ans plus tard, le mystère persistait sur les origines de cet énorme fossé au sein des anneaux. Si sa localisation suggérait un lien avec le satellite Mimas situé à l’extérieur des anneaux, le mécanisme permettant de former une structure aussi large en un temps raisonnablement court restait jusqu’à très récemment grandement méconnu.

Autour de cette division, les anneaux de Saturne sont composés de particules de glace allant du centimètre à potentiellement quelques mètres pour les plus grosses. Ces particules tournent d’autant plus vite qu’elles sont proches de la planète. Il existe un endroit dans les anneaux où les particules tournent exactement deux fois plus vite que Mimas. Cette configuration, appelée résonance, a pour effet de chasser les blocs de glace de cette orbite particulière. Au fur et à mesure du mouvement de Mimas vers l’intérieur, cette lacune peut s’élargir. A contrario, un mouvement vers l’extérieur du satellite aurait tendance à emmener avec lui cette lacune vers l’extérieur sans l’élargir.

À l’aide de modèles semi-analytiques et de simulations numériques, une collaboration internationale menée par des chercheurs français de l’Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (Observatoire de Paris) et de l’Institut UTINAM (Université de Franche-Comté) a montré que pour ouvrir les 4 500 km observés actuellement dans la division de Cassini, Mimas devait avoir migré vers l’intérieur sur au moins 9 000 km en quelques millions d’années. Une migration plus lente aurait permis à l’étalement naturel des particules situées plus loin de reremplir la division en même temps qu’elle se serait créée. Il est normalement attendu qu’un tel satellite migre vers l’extérieur plutôt que vers l’intérieur du fait des marées qu’il génère sur la planète, de la même façon que la Lune s’éloigne de la Terre à la vitesse de quelques centimètres par an. Une migration vers l’intérieur n’est possible que si le satellite s’échauffe fortement pour dissiper l’énergie orbitale ainsi perdue. Un tel chauffage entraîne une fusion des glaces constituant l’intérieur de ces lunes, se traduisant par la formation d’un océan interne dont la surface se rapproche au fur et à mesure de la surface du satellite. Ce surplus d’énergie peut être évacué dans l’espace uniquement si la couche de glace devient suffisamment fine par éruption de vapeur et de grain de glace tel que ce que l’on observe actuellement au pôle sud d’Encelade.

En simulant les interactions entre satellites d’une part, les chauffages internes qui en résultent d’autre part et enfin l’impact de ces variations sur les anneaux, ces chercheurs ont identifié deux scénarii extrêmes : l’un dissipant l’énergie exclusivement au sein de Mimas et l’autre considérant que l’énergie est dissipée exclusivement dans Encelade qui entraînerait Mimas dans son mouvement en raison d’une résonance orbitale entre les deux satellites. Pris indépendamment, le premier scénario peine à expliquer l’âge ancien de la surface de Mimas, l’évacuation du surplus d’énergie étant difficilement conciliable avec la surface très cratérisée et apparemment inerte de Mimas, tandis que le second génère une configuration orbitale assez instable pour mettre en danger la survie même des satellites voisins. Il serait donc possible que la division de Cassini résulte d’une répartition de la dissipation entre les deux satellites Mimas et Encelade, mais l’histoire qu’ont suivi ces étonnantes lunes reste encore à déterminer.

Nos simulations montrent également que la migration de Mimas vers l’extérieur, qui est actuellement observée, a pour conséquence que la division de Cassini est en train de se remplir et devrait se refermer en moins de 40 millions d’années. Ces temps d’ouverture et de fermeture de la division de Cassini sont compatibles avec les dernières estimations de l’âge des anneaux (environ 200 millions d’années) et l’espérance de vie estimée de ceux-ci (au moins 170 millions d’années).

Ainsi, la division de Cassini pourrait être la signature d’un épisode de chauffage interne des satellites suffisamment intense pour former des océans internes. Si l’on parvenait à détecter des fossés dans des anneaux autour d’exoplanètes, cela donnerait des indices de la présence d’exolunes et de potentiels océans internes de ces lunes.