La mission Cassini-Huygens, bien qu’ayant débuté en 2004 (année de l’arrivée de la sonde en orbite de Saturne), et s’étant terminée en 2017 par la plongée de la sonde Cassini dans l’atmosphère de Saturne, continue même en 2025 à produire de nombreux résultats. Voici quelques publications concernant les grands domaines scientifiques concernés par la mission, afin de tenter de rendre compte de la grande richesse des connaissances accumulées durant ces 20+ dernières années grâce aux observations et mesures de la sonde Cassini et de l’atterrisseur Huygens, qui s’est posé sur Titan le 14 janvier 2005.

Exploration de Titan, sa surface, son atmosphère et son système climatique

La sonde Cassini a emporté l’atterrisseur européen Huygens, qui s’est posé sur Titan le 14 janvier 2005. Avec les mesures combinées des instruments de Huygens et Cassini, les planétologues ont découvert un monde dynamique où le cycle du méthane et autres hydrocarbures remplace celui de l’eau, où des rivières de méthane creusent leurs lits dans la croûte d’eau glacée de la lune pour se déverser dans des mers de méthane liquide. Titan est ainsi désormais connu comme le seul autre monde du Système Solaire où un système de rivières et de mers est présent.

Un système complexe de mers et rivières d’hydrocarbures sur Titan

Les résultats scientifiques à propos de Titan, tirés des mesures de Huygens et Cassini sont nombreux. On peut notamment citer les travaux de A. Le Gall et al. (2015) ayant étudié la composition, les changements saisonniers et la bathymétrie de Ligeia Mare : Composition, seasonal change, and bathymetry of Ligeia Mare, Titan, derived from its microwave thermal emission.

Des dunes glacées sur Titan

Des dunes glacées sont également présentes et actives à la surface de Titan, comme expliqué dans cette autre publication de A. Le Gall et al. (2012) : Latitudinal and altitudinal controls of Titan's dune field morphometry.

Mesures dans l’atmosphère de Titan

L’atmosphère de Titan a pu également être étudiée en détails, à la fois durant la descente de 2h15 de Huygens, et par les mesures de Cassini depuis l’espace. Par exemple, des phénomènes saisonniers ont été observés dans les vortex des pôles de Titan, comme décrit dans cette publication de N. Teanby et al. (2012) : Active upper-atmosphere chemistry and dynamics from polar circulation reversal on Titan.

Dans une atmosphère, les aérosols peuvent jouer le rôle de noyaux de condensation pour la formation de nuages et ont un rôle dans l’établissement et l’évolution de la structure thermique de cette atmosphère. Ces effets sont dépendants de la composition de ces aérosols. C’est pourquoi les données obtenues in situ par la combinaison des instruments GCMS (Gas Chromatograph and Mass Spectrometer) et ACP (Aerosol Collector and Pyrolyser) de la sonde Huygens durant sa descente dans l’atmosphère de Titan sont très importantes. Elles ont été utilisées pour améliorer la compréhension les modèles de l’atmosphère de Titan, comme l’expliquent l’étude de G. Israël et al. (2005) : Complex organic matter in Titan’s atmospheric aerosols from in situ pyrolysis and analysis, ainsi que l’étude de K. Das et al., (2025) : Reanalysis of the Huygens GCMS dataset II. Trace species in Titan’s lower atmosphere.

Un océan d’eau sous la surface

On peut aussi citer la découverte d’effets de marées subis par Titan et détectés par Cassini indiquant la présence d’un océan sous-glaciaire, comme montré par la publication de L. Less et al. (2012) : The Tides of Titan.

La mesure de la conductivité atmosphérique par la sonde Huygens est compatible avec la présence d’une couche conductrice à 45 km de profondeur sous la surface qui serait un océan d’eau, selon l’étude de C. Béghin et al. (2010) : Titan’s native ocean revealed beneath some 45 km of ice by a Schumann-like resonance.

Bien d’autres découvertes ont été permises par cette mission à propos de Titan, si bien que ces quelques exemples ne sauraient représenter une liste exhaustive de ces résultats.

Pour en savoir plus : 

• Composition, seasonal change, and bathymetry of Ligeia Mare, Titan, derived from its microwave thermal emission, A. Le Gall et al., European Planetary Science Congress, 2015.
• Latitudinal and altitudinal controls of Titan's dune field morphometry, A. Le Gall et al., Icarus, 2012.
• Active upper-atmosphere chemistry and dynamics from polar circulation reversal on Titan, N. Teanby et al., Nature, 2012.
• The Tides of Titan, L. Less et al., Science, 2012.
• Titan’s native ocean revealed beneath some 45 km of ice by a Schumann-like resonance, C. Béghin et al., Comptes Rendus Geoscience, 2010.
• Complex organic matter in Titan’s atmospheric aerosols from in situ pyrolysis and analysis, G. Israël et al., Nature, 2005.
• Reanalysis of the Huygens GCMS dataset II. Trace species in Titan’s lower atmosphere, K. Das et al., Astronomy & Astrophysics, 2025.

Découverte de l’océan sous-glaciaire d’Encelade

Cassini a observé par occultation et même effectué des mesures in situ des « plumes », ces jets de gaz et de poussière glacée éjectée par les geysers d’Encelade. Ces plumes sont constituées d’eau et de molécules organiques comme le montre cette publication de N. Khawaja et al. (2025) : Detection of organic compounds in freshly ejected ice grains from Enceladus’s ocean.

De nombreuses études ont été menées sur le sujet des geysers d’Encelade, comme celle de A. Ershova et al. (2024) : Modeling the Enceladus dust plume based on in situ measurements performed with the Cassini Cosmic Dust Analyzer, ou encore celle de C. J. Hansen et al. (2020) : The composition and structure of Enceladus' plume from the complete set of Cassini UVIS occultation observations.

Ces geysers ont pour origine la zone des « rayures de tigre », à la surface d’Encelade. Des fissures dans sa croûte glacée, clairement identifiées dans les photographies prises par Cassini. Cette publication de N. J. van der Hijden et al. (2024) : Linking Enceladus’ plume characteristics to the crevasse properties explique par exemple le lien entre les caractéristiques des plumes et des propriétés de ces crevasses.

La composition des geysers et les crevasses découverts sur Encelade indiquent clairement la présence, ici aussi, d’un océan sous-glaciaire d’eau, dont on peut estimer la nature, grâce aux mesures de la composition des plumes par Cassini, comme le montre par exemple cette étude de A. K. Ramírez-Cabañas et al. (2024) : Exploring the general chemistry of the core and ocean of Enceladus.

Comme pour les résultats concernant Titan, les résultats obtenus par les planétologues sur Encelade grâce aux données de Cassini sont tellement riches qu’il est impossible d’en faire ici une liste exhaustive.

Pour en savoir plus : 

• Detection of organic compounds in freshly ejected ice grains from Enceladus’s ocean, N. Khawaja et al., Nature, 2025.
• Modeling the Enceladus dust plume based on in situ measurements performed with the Cassini Cosmic Dust Analyzer, A. Ershova et al., Astronomy & Astrophysics, 2024.
• The composition and structure of Enceladus' plume from the complete set of Cassini UVIS occultation observations, C. J. Hansen et al., Icarus, 2020.
• Linking Enceladus’ plume characteristics to the crevasse properties, N. J. van der Hijden et al., Icarus, 2024.
• Exploring the general chemistry of the core and ocean of Enceladus, A. K. Ramírez-Cabañas et al., Advances in Space Research, 2024.

Des particules à ultra-hautes énergies dans l’environnement de Saturne

L’espace au sein du champ magnétique de Saturne est traversé de particules à haute énergie. Cette étude de A. Masters et al. (2013) : Electron acceleration to relativistic energies at a strong quasi-parallel shock wave montre par exemple l’impact d’une éruption solaire et de son onde de choc sur le champ magnétique de Saturne, avec la détection d’électrons accélérés jusqu’à avoir des énergies relativistes.

Les mesures in situ de Cassini ont permis également de découvrir l’existence d’une ceinture de radiations autour de Saturne. Celle-ci, comme les ceintures de Van Allen autour de la Terre, présente des variations en intensité. Cette étude de E. Roussos et al. (2008) : Discovery of a transient radiation belt at Saturn montre par exemple la détection de 3 augmentations soudaines de la quantité d’ions de haute énergie à proximité des lunes Dione et Tethys de Saturne. Ces ceintures de radiations sont alimentées par les éruptions du Soleil.

Des flux de particules sont également échangés par Saturne et ses lunes. Le spectromètre à électrons CAPS-ELS de Cassini a par exemple détecté un flux d’électrons entre Encelade et Saturne, causant des aurores polaires visibles en ultraviolet sur Saturne, comme le montre cette étude de W. R. Pryor et al. (2011) : The auroral footprint of Enceladus on Saturn.

Pour en savoir plus :

• Electron acceleration to relativistic energies at a strong quasi-parallel shock wave, A. Masters et al., Nature, 2013.
• Discovery of a transient radiation belt at Saturn, de E. Roussos et al., Geophysical Research Letters, 2008.
• The auroral footprint of Enceladus on Saturn, W. R. Pryor et al., Nature, 2011.

Des hydrocarbures détectés dans la stratosphère aux pôles de Saturne

Les pôles de Saturne sont le siège d’une activité aurorale. Ces aurores devraient avoir des conséquences sur la chimie de la stratosphère et sur sa structure thermique. Notamment, un impact est attendu sur la production d’aérosols composés de benzène et d’hydrocarbures plus lourds. Ces problématiques sont décrites par l’étude de S. Guerlet et al. (2015) : Stratospheric benzene and hydrocarbon aerosols detected in Saturn’s auroral regions, qui s’est basée sur des mesures de l’instrument CIRS de la sonde Cassini.

Pour en savoir plus :

Stratospheric benzene and hydrocarbon aerosols detected in Saturn’s auroral regions, S. Guerlet et al., Astronomy & Astrophysics, 2015.

Première image complète et précise de la formation hexagonale au pôle Nord de Saturne

Découverte en 1987 par les sondes Voyager (D.A. Godfrey : A hexagonal feature around Saturn's north pole, 1988), la structure hexagonale du vortex au pôle nord de Saturne a été observée dans son entièreté et à haute résolution par la sonde Cassini. Elle a été abondamment étudiée grâce aux données de Cassini. Cette étude de A. Sánchez-Lavega et al. (2020) : Multilayer hazes over Saturn’s hexagon from Cassini ISS limb images montre par exemple la présence d’au moins 6 couches atmosphériques de brume au-dessus de la structure, et qui pourraient être formées par la condensation de glaces d’hydrocarbures.

Cette structure en forme d’hexagone du vortex polaire nord pourrait être une manifestation d’une onde de Rossby, comme le montre l’étude de A. Sánchez-Lavega et al. (2014) : The long-term steady motion of Saturn's hexagon and the stability of its enclosed jet stream under seasonal changes. L’article explique que le fait que les propriétés de la structure survivent aux changements de saisons pointe vers des causes profondément enfouies dans l’atmosphère de Saturne.

Pour en savoir plus : 

• A hexagonal feature around Saturn's north pole, D.A. Godfrey, Icarus, 1988.
• Multilayer hazes over Saturn’s hexagon from Cassini ISS limb images, A. Sánchez-Lavega et al., Nature, 2020.
• The long-term steady motion of Saturn's hexagon and the stability of its enclosed jet stream under seasonal changes, A. Sánchez-Lavega et al., Geophysical Research Letters, 214.

Compréhension des anneaux comme phénomène dynamique

Les anneaux de Saturne ne sont pas stables dans le temps. C’est un environnement dynamique, en perpétuel remaniement, alimenté par diverses sources de poussières glacées ou rocheuses. Des échanges de matériaux se font entre les anneaux et les Lunes de Saturne.  Des satellites naturels « bergers » tracent des sillons dans les anneaux comme le ferait un chien de berger dans un troupeau de moutons, déformant les anneaux sur leur passage. C’est le cas pour la petite lune Prométhée qui s’approche et s’éloigne de l’anneau F toutes les 14,7 h, imprimant une ondulation sur celui-ci, comme le montre l’étude de C. D. Murray et al. (2005) : How Prometheus creates structure in Saturn's F ring.

L’anneau E est quant à lui déformé par l’apport de particules de glace d’eau émises par les geysers d’Encelade comme le montre par exemple cette étude de N. Rubbrecht et al. (2025) : Peculiar rainbows in Saturn’s E ring: Uncovering luminous bands near Enceladus.

L’étude de Z. Zhang et al. (2017) : Cassini microwave observations provide clues to the origin of Saturn's C ring qui s’intéressait à la partie non-composée de glace de l’anneau C, fait l’hypothèse de la capture puis destruction par franchissement de la limite de Roche d’un centaure (ces petits corps mi-astéroïdes, mi-comètes orbitant le Soleil entre Jupiter et Neptune) par Saturne il y a 10 à 20 millions d’années pour expliquer l’origine de cet anneau.

Les anneaux de Saturne sont alimentés en matériaux par ses lunes mais en perdent également. Grâce aux données de Cassini, les planétologues ont découvert que des particules de poussières tombaient dans l’atmosphère de Saturne depuis ses anneaux, comme le montre cette publication de H-W. Hsu et al. (2018) : In situ collection of dust grains falling from Saturn’s rings into its atmosphere.

Les anneaux de Saturne sont donc transitoires, et probablement pas présents depuis la formation de la planète. Ce qui ressort des études publiées sur les données de Cassini, c’est que les anneaux de Saturne sont très jeunes (en termes astronomiques). Le gros de leur structure pourrait avoir été formé par la collision de deux lunes entre elles, de tailles analogues à Dione et Rhéa, il y a quelques centaines de millions d’années, comme le montrent les résultats de simulation de cette étuyde de L. F. A. Teodoro et al. (2023) : A Recent Impact Origin of Saturn’s Rings and Mid-sized Moons.

En 2025, les résultats de la mission concernant le système d’anneaux de Saturne continuent d’être publiés. Ce qui est décrit plus haut n’est par conséquent qu’un échantillon non-exhaustif des découvertes permises par les observations et mesures de Cassini. Cet échantillon tente de montrer l’étendue du panorama des découvertes faites par les planétologues à propos des anneaux de Saturne.

Pour en savoir plus : 

• How Prometheus creates structure in Saturn's F ring,  C. D. Murray et al., Nature, 2005.
• Peculiar rainbows in Saturn’s E ring: Uncovering luminous bands near Enceladus, N. Rubbrecht et al., Icarus, 2025.
• Cassini microwave observations provide clues to the origin of Saturn's C ring, Z. Zhang et al., Icarus, 2017.
• In situ collection of dust grains falling from Saturn’s rings into its atmosphere, H-W. Hsu et al., Science, 2018.
• A Recent Impact Origin of Saturn’s Rings and Mid-sized Moons, L. F. A. Teodoro et al., The Astrophysical Journal, 2023.