L'histoire: Le projet Lucifer serait la plus grande théorie du complot de la NASA pourrait être impliquée. Alors que la sonde tombait dans l'atmosphère, la NASA espérait que les pressions atmosphériques créeraient une implosion, générant une explosion nucléaire, déclenchant ainsi une réaction en chaîne, transformant le géant gazeux en un deuxième soleil. Ils ont raté. Donc, dans une deuxième tentative, ils vont larguer la sonde Cassini (encore une fois, chargée de plutonium) profondément dans l'atmosphère de Saturne dans deux ans, afin que ce plus petit géant gazeux réussisse là où Jupiter a échoué…
La réalité: Comme brièvement étudié dans Projet Lucifer: Cassini transformera-t-il Saturne en un deuxième soleil? (Partie 1), nous avons examiné certains des problèmes techniques à l'origine de l'utilisation de Galileo et Cassini comme armes nucléaires de fortune. Ils ne peuvent pas générer d'explosion pour de nombreuses raisons, mais les principaux points sont les suivants: 1) Les minuscules pastilles de plutonium utilisées pour chauffer et alimenter les sondes sont dans des cylindres séparés et résistants aux dommages. 2) Le plutonium est ne pas de qualité militaire, ce qui signifie que le 238Pu est un carburant fissile très inefficace. 3) Les sondes brûleront et se briseront, interdisant ainsi une chance de morceaux de plutonium formant une «masse critique» (en outre, il n'y a aucune chance que le plutonium puisse éventuellement former une configuration pour créer un dispositif déclenché par implosion).
OK, donc Galileo et Cassini ne peux pas être utilisé comme armes nucléaires brutes. Mais dis si il y a eu une explosion nucléaire à l'intérieur de Saturne? Pourrait-il provoquer une réaction en chaîne dans le noyau, créant un deuxième Soleil?
- Projet Lucifer: Cassini transformera-t-il Saturne en un deuxième soleil? (Partie 1)
- Projet Lucifer: Cassini transformera-t-il Saturne en un deuxième soleil? (Partie 2)
Bombes thermonucléaires
À moins que la fusion nucléaire ne puisse être maintenue au sein d'un corps stellaire, la réaction va très rapidement s'éteindre. Le projet Lucifer propose donc que Cassini plonge plusieurs centaines de kilomètres dans l'atmosphère de Saturne et explose sous la forme d'une explosion de fission alimentée au plutonium brut. Cette explosion provoquera une réaction en chaîne, créant suffisamment d'énergie pour déclencher la fusion nucléaire à l'intérieur de la géante gazeuse.
Je peux voir d'où vient cette idée, même si elle est inexacte. La bombe à fusion (ou «arme thermonucléaire») utilise un déclencheur de fission pour déclencher une réaction de fusion incontrôlée. Le déclencheur de fission est conçu pour exploser comme une bombe à fission normale, tout comme le dispositif d'implosion décrit dans la partie 1 de cette série. Lorsqu'elles explosent, d'énormes quantités de rayons X énergétiques sont produites, chauffant le matériau entourant le combustible de fusion (comme le deutéride de lithium), provoquant la transition de phase vers un plasma. Comme un plasma très chaud entoure le deutéride de lithium (dans un environnement très confiné et sous pression), le carburant produira du tritium, un isotope d'hydrogène lourd. Le tritium subit ensuite une fusion nucléaire, libérant d'énormes quantités d'énergie lorsque les noyaux de tritium sont forcés ensemble, surmontant les forces électrostatiques entre les noyaux et la fusion. La fusion libère de grandes quantités d'énergie de liaison, plus que la fission.
Comment fonctionne une étoile?
Le point qui doit être souligné ici est que dans un appareil thermonucléaire, la fusion ne peut être atteinte que lorsque des températures immenses sont atteintes dans un environnement très confiné et sous pression. De plus, dans le cas d'une bombe à fusion, cette réaction est incontrôlée.
Alors, comment les réactions de fusion nucléaire se maintiennent-elles dans une étoile (comme notre Soleil)? Dans l'exemple de la bombe thermonucléaire ci-dessus, la fusion du tritium est obtenue par confinement inertiel (c'est-à-dire une pression rapide, chaude et énergétique sur le carburant pour provoquer la fusion), mais dans le cas d'une étoile, un mode de confinement soutenu est nécessaire. Confinement gravitationnel est nécessaire pour que des réactions de fusion nucléaire se produisent dans le cœur. Pour un confinement gravitationnel significatif, l'étoile nécessite une masse minimale.
Au cœur de notre Soleil (et de la plupart des autres étoiles plus petites que notre Soleil), la fusion nucléaire est réalisée grâce à la chaîne proton-proton (illustré ci-dessous). Il s'agit d'un mécanisme de combustion d'hydrogène où de l'hélium est généré. Deux protons (noyaux d'hydrogène) se combinent après avoir surmonté la force électrostatique hautement répulsive. Cela ne peut être réalisé que si le corps stellaire a une masse suffisamment grande, augmentant le confinement gravitationnel dans le noyau. Une fois que les protons se sont combinés, ils forment du deutérium (2D), produisant un positron (s'annihilant rapidement avec un électron) et un neutrino. Le noyau de deutérium peut ensuite se combiner avec un autre proton, créant ainsi un isotope léger de l'hélium (3Il). Le résultat de cette réaction génère des rayons gamma qui maintiennent la stabilité et la température élevée du noyau de l'étoile (dans le cas du Soleil, le noyau atteint une température de 15 millions de Kelvin).
Comme discuté dans un précédent article de Space Magazine, il existe une gamme de corps planétaires en dessous du seuil de devenir une "étoile" (et incapable de soutenir la fusion proton-proton). Le pont entre les plus grandes planètes (c'est-à-dire les géantes gazeuses, comme Jupiter et Saturne) et les plus petites étoiles est connu sous le nom de nains bruns. Les naines brunes ont moins de 0,08 masse solaire et les réactions de fusion nucléaire n'ont jamais pris racine (bien que les naines brunes plus grandes aient pu avoir eu une courte période de fusion d'hydrogène dans leurs noyaux). Leurs noyaux ont une pression de 105 millions d'atmosphères avec des températures inférieures à 3 millions de Kelvin. Gardez à l'esprit que même les plus petites naines brunes sont environ 10 fois plus massives que Jupiter (les plus grandes naines brunes représentent environ 80 fois la masse de Jupiter). Donc, même pour une petite chance que la chaîne proton-proton se produise, nous aurions besoin d'une grande naine brune, au moins 80 fois plus grande que Jupiter (plus de 240 masses de Saturne) pour même espérer maintenir un confinement gravitationnel.
Il n'y a aucune chance que Saturne puisse soutenir la fusion nucléaire?
Non désolé. Saturne est tout simplement trop petit.
Impliquer qu'une bombe nucléaire (de fission) explosant à l'intérieur de Saturne pourrait créer les conditions d'une réaction en chaîne de fusion nucléaire (comme la chaîne proton-proton) est, encore une fois, dans les domaines de la science-fiction. Même la plus grande géante gazeuse Jupiter est beaucoup trop chétive pour soutenir la fusion.
J'ai également vu des arguments affirmant que Saturne se compose des mêmes gaz que notre Soleil (c'est-à-dire l'hydrogène et l'hélium), donc une réaction en chaîne incontrôlable est possible, il suffit d'une injection rapide d'énergie. Cependant, l'hydrogène qui peut être trouvé dans l'atmosphère de Saturne est hydrogène moléculaire diatomique (H2), et non les noyaux d'hydrogène libres (protons de haute énergie) que l'on trouve dans le cœur du Soleil. Et oui, H2 est hautement inflammable (après tout, il était responsable de la fameuse catastrophe du dirigeable Hindenburg en 1937), mais uniquement lorsqu'il est mélangé avec une grande quantité d'oxygène, de chlore ou de fluor. Hélas, Saturne ne contient aucune quantité importante de ces gaz.
Conclusion
Bien qu'amusant, "The Lucifer Project" est le produit de l'imagination vive de quelqu'un. Partie 1 de «Projet Lucifer: Cassini transformera-t-elle Saturne en un deuxième soleil?» a introduit le complot et s'est concentré sur certains des aspects généraux pour lesquels la sonde Galileo en 2003 a simplement brûlé dans l'atmosphère de Jupiter, dispersant les petites boulettes de plutonium-238. Le «point noir» tel que découvert le mois suivant était simplement l'une des nombreuses tempêtes dynamiques et de courte durée que l'on voit souvent se développer sur la planète.
Cet article est allé plus loin et a ignoré le fait qu'il était impossible pour Cassini de devenir une arme atomique interplanétaire. Et s'il y avait était une explosion nucléaire dans l'atmosphère de Saturne? Eh bien, il semble que ce serait une affaire assez ennuyeuse. J'ose dire que quelques tempêtes électriques animées pourraient être générées, mais nous ne verrions pas grand-chose de la Terre. Quant à ce qui se passe de plus sinistre, il est très peu probable qu'il y ait des dommages durables à la planète. Il n'y aurait certainement pas de réaction de fusion car Saturne est trop petit et contient tous les mauvais gaz.
Eh bien, Saturne devra simplement rester tel qu'il est, sonne et tout. Lorsque Cassini achèvera sa mission dans deux ans, nous pouvons nous réjouir de la science que nous accumulerons d'une entreprise aussi incroyable et historique que de craindre l'impossible…
Mise à jour (7 août): Comme le soulignent certains lecteurs ci-dessous, l'hydrogène moléculaire n'était pas vraiment le cause de la catastrophe du dirigeable Hindenburg, c'est la peinture à base d'aluminium qui a pu déclencher l'explosion, l'hydrogène et l'oxygène alimenté le feu.
