Planétologie/Les objets transneptuniens

Un livre de Wikilivres.
Sauter à la navigation Sauter à la recherche
Transneptuneobjects

Au-delà de la planète Neptune, se trouvent les corps transneptuniens. La planète naine Pluton, ainsi que son satellite Charon, font partie de ces corps transneptuniens. Il en est de même de plusieurs planètes naines situées au-delà de Neptune : Eris, Makémaké, Hauméa. On ne sait pas grand-chose sur ces corps transneptuniens, compte tenu de leur éloignement. On sait cependant qu'ils sont assez différents des astéroïdes, notamment au niveau de leur composition chimique. Là où un astéroïde est un corps essentiellement rocheux, les corps transneptuniens sont des corps glacés, avec une faible portion rocheuse. La région des objets transneptuniens est ainsi un monde de glaces, un domaine de corps glacés. Les fameuses comètes sont d'ailleurs des corps transneptuniens. Rien d'étonnant à cela quand on sait que les températures sont nettement plus froides à la lisière du système solaire, compte tenu de l'éloignement du Soleil.

Généralités[modifier | modifier le wikicode]

Les corps transneptuniens sont généralement de petite taille, rarement plus imposants qu'un astéroïde. Les plus petits ont une forme assez accidentée, très loin d'être une forme sphérique, à cause des innombrables collisions entre petits corps. Les collisions entre corps sont fréquentes dans la ceinture de Kuiper, certaines pouvant éjecter des corps transneptuniens hors de la ceinture, vers le système solaire interne. De tels corps deviennent généralement des comètes, si leur nouvelle orbite le permet. Les cors plus massifs résistent à ces collisions, n'en ayant que des cratères d'impact comme cicatrices. Ceux-ci ont une forme qui s'approche un eu plus de la sphère, certaines planètes naines étant totalement sphériques.

Composition[modifier | modifier le wikicode]

Faute de mesures directes, les scientifiques en sont réduits à analyser la lumière réfléchie par ces objets et par les observer au télescope. De ces observations, il ressort que ces objets sont des corps riches en glace d'eau et d'ammoniac, avec un faible composante rocheuse. Leur faible taille ne leur permet pas d'avoir une gravité suffisante pour retenir une atmosphère au sol. Quant à la présence de glaces d'eau ou d'ammoniac, elle s'explique par la faible température de ces corps, très peu chauffés par le Soleil du fait de leur éloignement. Il se trouve que tous ces corps n'ont pas la même couleur, ni la même luminosité. Leur albédo semble aussi très différent. La couleur rouge de certains corps serait causée par l'accumulation de composées carbonés, mais cela reste hypothétique. Le schéma ci-dessous montre leur couleur et leur albédo. Chose importante, la couleur des corps transeptuniens semble évoluer de la manière continue avec l'éloignement au Soleil.

Distribution de la couleur et de l'albédo des plus gros corps transneptuniens.

Répartition[modifier | modifier le wikicode]

Répartition des corps transneptuniens.

Si on analyse la répartition des objets transneptuniens, on remarque qu'ils ont tendance à se regrouper à des endroits bien précis, situés à une distance bien précise du Soleil. Grosso-modo, on peut découper la région au-delà de Neptune en deux parties :

  • On trouve tout d'abord une bande de petits corps, appelée la ceinture de Kuiper.
  • Celui-ci est entouré par un disque plus large, de faible densité, contenant des corps épars.
Subdivisions ce la ceinture de Kuiper

On peut parfaitement voir la ceinture de Kuiper comme un équivalent transneptunien de la ceinture d’astéroïdes, les différences étant que les astéroïdes sont remplacés par des corps transneptuniens, et la distance plus importante. Il faut préciser que la ceinture de Kuiper est un véritable réservoir de comètes potentielles. Les corps de la ceinture de Kuiper sont en effet particulièrement similaires aux comètes, si ce n'est identique. Ceux-ci deviennent des comètes quand leur orbite est perturbée et qu'ils quittent la ceinture de Kuiper. Ceux-ci voient leur orbite devenir plus elliptique, leur permettant de se rapprocher du Soleil et des autres planètes telluriques.

On peut noter que la ceinture de Kuiper n'est pas un bloc monolithique, comme le schéma ci-dessus le montre bien. On voit qu'il existe des pics rouges, où la concentration en corps transneptuniens est plus élevée que la moyenne. Ces sur-concentrations sont liées à la présence proche de Neptune, dont les interactions gravitationnelles façonnent la ceinture de Kuiper. Plus précisément, Neptune entraine des phénoménales de résonances gravitationnelles dans la ceinture de Kuiper. En tenant compte de ces résonances, on peut subdiviser la ceinture de Kuiper trois sous-sections :

  • Un ensemble de corps en résonance avec Neptune, qui correspond aux pics rouges dans le schéma précédent :
    • les plutinos sont en résonance 2:3 avec Neptune ;
    • les twotinos sont en résonance 1:2 avec Neptune ;
  • Les objets classiques de la ceinture de Kuiper qui ne sont pas en résonance avec Neptune. Ils correspondent aux corps bleus dans le schéma ci-dessus et sont appelés cubewanos.

Les plutoïdes et leurs satellites[modifier | modifier le wikicode]

Certains corps transneptuniens possèdent des points communs avec Pluton : éloignement du Soleil similaire, taille similaire, etc. Ce sont des planètes naines qui se situent dans la ceinture de Kuiper, voire dans le domaine des corps épars. Leur définition se résume donc à "planète naine transeptunienne". De tels planètes naines, similaires à Pluton, sont désignés sous le terme de plutoïdes. Ces corps sont généralement de petite taille, la plupart étant plus petits que la Lune, malgré leur statut de planète naine ! Il est intéressant que la grosse majorité des planètes naines sont aussi des plutoïdes. Précisément, sur cinq planètes naines, quatre sont des plutoïdes : Pluton, Hauméa, Makémaké et Éris sont des plutoïdes, alors que Ceres est localisée dans la ceinture d'astéroïdes.

Pluton[modifier | modifier le wikicode]

La planète naine Pluton a mis longtemps avant de livrer ses secrets Les premières observations, réalisées au télescope, n'ont pas donné une image très nette de Pluton. Il fallut attendre 2016, avec les résultats de la sonde New Horizon, pour obtenir une image suffisamment claire de sa surface.

Vision animée de la surface de Pluton, obtenues en 2010.
Image de Pluton prise par la sonde New Horizon.

Surface de Pluton[modifier | modifier le wikicode]

La surface de Pluton est essentiellement composée d'eau, mais n'est toutefois pas exemptes de particularités : on y trouve des cratères, des montagnes, des plaines, etc. Chose intéressante, la surface de Pluton est assez pauvre en cratère, preuve que sa surface doit se régénérer d'une manière ou d'une autre. Sauf que cette fois-ci,le volcanisme a peu de chance d'être actif, pas plus que la tectonique : Pluton est un petit corps froids, sans chaleur interne. Les planétologues ont notamment établi une nomenclature des différentes parties de la planète, illustrée dans le schéma plus bas. Dans l'hémisphère sud, on voit une grande tache claire en forme de cœur, appelée la région Tombaug (du nom de l'astronome qui a découvert Pluton). Juste à sa gauche, on voit une sorte de grosse tache sombre, la région Cthulhu (oui, les planétologues aussi lisent Lovecraft). D'autres petites taches sombres se situent à droite de la région Tombaugh, mais ont une taille plus petite. L'hémisphère nord semble plus banal, avec une gigantesque plaine faiblement cratérisée.

PlutoMapFeatures-Updated-20150727a

La région Tombaugh est de loin la plus fascinante. Son teint clair, son absence de cratère, et surtout les failles qui la traverse sont la preuve que cette région est géologiquement active, dans le sens où la surface de cette région se renouvelle rapidement. On y voit des failles qui parcourent la glace, semblables aux sol polygonaux terrestres. On suppose que cette région serait semblable à un glacier de grande taille, qui s'écoulerait sur les zones avoisinantes au point de les recouvrir. Diverses structures au bord de cette région seraient ainsi des coulées de glace d'azote, identiques aux langues glaciaires terrestres.

Troughs in Sputnik Planum by LORRI - crop of PIA19936.jpg
04 McKinnon 02c-fr.jpg

Outre les cratères et la topographie, il existe des montagnes de glace. La plupart sont localisées dans l'hémisphère sud, dans de grandes chaines de montagnes. Il est supposé que certaines d'entre elles soient des volcans de glace, similaires aux volcans terrestres à la différence qu'ils émettent de l'eau liquide et non de la lave.

Composition chimique[modifier | modifier le wikicode]

Les observations spectrographiques montrent que sa surface est essentiellement composée de glaces, essentiellement de la glace d'eau, de méthane et d'azote. Fait étrange, la glace d'eau est située dans l'hémisphère sud, dans les zones sombres. Contrairement à la glace de méthane, localisée dans les zones claires.

Localisation de la glace d'eau à la surface de Pluton.
Localisation de la glace de méthane à la surface de Pluton.

Structure interne[modifier | modifier le wikicode]

L'intérieur de Pluton est encore totalement hypothétique. Sa densité proche de 2, largement supérieure à la densité des glaces (proche de 1) nous dit que Pluton doit avoir un cœur rocheux. Difficile d'en savoir plus à l'heure actuelle.

Internal Structure of Pluto

Atmosphère[modifier | modifier le wikicode]

Pluton possède une légère atmosphère, essentiellement composée de méthane, d'azote et de monoxyde de carbone. Celle-ci n'est cependant pas permanente, dans le sens où elle se rétrécit fortement quand Pluton est éloigné du Soleil. Quand Pluton est assez proche du Soleil, une partie de sa surface se sublime, donnant naissance à l'atmosphère. Quand elle s'éloigne, ces gaz se condensent en glace, qui se dépose à la surface sous la forme d'une mince couche de neige et de glace.

Les comètes[modifier | modifier le wikicode]

Les comètes sont des corps similaires aux astéroïdes, si ce n'est qu'ils ont une teneur en glace et en éléments volatiles plus importante. Elles se sont vraisemblablement formées au-delà de la limite des glaces, leur teneur en éléments organiques et en glace faisant foi. La distinction entre comètes et astéroïdes est cependant moins tranchée qu'il n'y parait. Au fur et à mesure de leurs passages près du soleil, les comètes voient leur glace s'évaporer progressivement. Au bout d'un certain temps, toute la glace s'est vaporisée et la comète est alors appelée une comète éteinte. Elle est alors réduite à l'état de gros caillou rocheux, à savoir un astéroïde. Pour l'anecdote, certains astéroïdes de la ceinture principale seraient des comètes éteintes.

Provenance : ceinture de Kuiper, disque épars et nuage de Oort[modifier | modifier le wikicode]

Orbite d'une comète

Les comètes orbitent dans la ceinture de Kuiper ou dans le nuage de Oort, à la lisière du système solaire externe. Quelques comètes ont des orbites assez spéciales, très elliptiques, qui les poussent à se rapprocher du Soleil et à s'en éloigner régulièrement. Les scientifiques font la différence entre comètes à courtes périodes, qui font une révolution en moins d'un siècle, et les comètes à plus longue période. Les deux types de comètes proviennent de réservoirs différents. Les comètes à courte période proviennent de la ceinture de Kuiper ou du disque épars. Elles le quitte suite à des interactions gravitationnelles avec la planète Neptune, qui déforment leur orbite et la rende plus elliptique. En conséquence, leur nouvelle orbite les pousse à se rapproche du Soleil. Par contre, les comètes à longue période sont supposées provenir du nuage de Oort. Dans tous les cas, les comètes ont des orbites bien elliptiques.

Anatomie d'une comète[modifier | modifier le wikicode]

Comète.

Lorsque les comètes s'approchent du Soleil, le vent solaire chauffe leur surface suffisamment fort pour en augmenter fortement la température. Ce faisant, la surface de la comète s'évapore (se sublime), donnant une sorte de halo de gaz et de poussières autour d'elle. Ceux-ci sont soufflés par le vent solaire, donnant naissance à une queue de poussière et de gaz, de couleur claire, blanche. Il faut signaler qu'une comète n'a pas une seule queue, comme on pourrait le croire, mais deux : une composée de poussières et une autre composée de gaz, d'ions. Pour résumer, une comète est composée de quatre portions bien distinctes :

  • un noyau rocheux et glacé, qui est un astéroïde transeptunien ;
  • la coma, le halo de gaz et de poussières qui entoure le noyau ;
  • une queue d'ions, de couleur bleue, orientée à l'opposé du Soleil ;
  • une queue de poussières assez courbée, de couleur claire.

La couleur de la queue d'ions est liée à la composition chimique. Celle-ci contient beaucoup de molécules de CO, de dioxyde de carbone et de diazote ionisées, qui lui donnent une belle couleur bleue. Elle est séparée de la queue de poussière par sa trajectoire. L'existence de ces deux queues s'explique par la différence de masse entre les poussières et les gaz/ions : les gaz plus légers s’éloignent plus vite de a comète que les poussières, ce qui leur donne une trajectoire différente. La queue de gaz et d'ions est totalement opposée au Soleil, tandis que la queue de poussière est plus courbée. Enfin, une troisième queue suit l'orbite de la comète. Celle-ci est composée de poussières très lourdes, peu soufflées par le vent solaire.

Trajectoire des deux queues d'une comète.