Pluton

Pluton, corps céleste considéré comme la neuvième planète du système solaire, depuis sa découverte en 1930. En 2006, l’UAI (Union Astronomique Internationale) a fait perdre à Pluton son titre de planète pour la reléguer au rang de planète naine. La nouvelle définition d’une planète (qui a modifié le statut de Pluton) établie par l’UAI, n’est toujours pas acceptée par un certain nombre de scientifiques, qui continuent à considérer Pluton comme la neuvième planète de notre système.

Pluton met 247,9 années terrestres pour accomplir sa rotation autour du Soleil, à une distance moyenne de 5 880 millions de kilomètres. L’orbite plutonienne est si particulière qu’à certains endroits de son parcours, Pluton est légèrement plus proche du soleil que ne l’est Neptune.
Pluton mesure à peu près 2370 km de diamètre, soit deux tiers de notre Lune. Sa composition s’apparente aux objets que l’on trouve dans la ceinture de Kuiper : des corps de glace évoluant au-delà de Neptune au fin fond du système solaire. La première mission spatiale destinée à l’exploration de Pluton, par la navette spatiale New Horizons de la NASA (National Aeronautics and Space Administration), fut lancée en janvier 2006 et son approche de Pluton est prévue pour 2015. Pluton a été nommée en référence au dieu romain des enfers, dans la mythologie.

Observation depuis la Terre

Toute l’information que les astronomes possèdent sur Pluton provient des observations effectuées par de gros télescopes terrestres ou par des télescopes spatiaux en orbite autour de la Terre.
Lors de recherches en 1905, l’astronome américain Percival Lowell soupçonna l’existence d’une lointaine planète au-delà de Neptune, à cause de petites irrégularités observées dans les orbites de Neptune et Uranus. Les recherches sur cette éventuelle planète continuèrent après la mort de Lowell et s’achevèrent en 1930, lorsque l’astronome américain découvrit Pluton près de l’endroit où Lowell l’avait pressenti.

La neuvième planète

Pluton devint alors la neuvième et la plus lointaine planète connue du système solaire. Cependant, cette nouvelle planète posa un problème : il semblait que Pluton était trop petite pour affecter les orbites d’Uranus et Neptune. Plus tard, les astronomes détectèrent des erreurs de calcul dans les estimations de Lowell, et conclurent que les irrégularités décelées par Lowell dans les orbites n’existaient pas.

La découverte de Pluton par Clyde Tombaugh est aujourd’hui considérée comme un heureux accident qui récompensa un dur labeur.

Les lunes de Pluton

Charon

Pendant de nombreuses années, très peu de choses étaient connues sur Pluton, mais en 1978 des astronomes ont découvert une Lune de taille assez grande, orbitant autour de Pluton à une distance de seulement 19 600 km, et la nommèrent Charon.
Depuis la Terre, on observait les orbites de Pluton et Charon passer l’une devant l’autre, ce qui permit aux astronomes entre 1985 et 1990 de déterminer précisément leur taille. Charon fait environ 1200 km de diamètre, faisant de Pluton et Charon la paire de satellites les plus proches de tout le système solaire.

Certains scientifiques ont défini Pluton et Charon comme une planète double. Pluton et Charon sont fermement attachés l’un à l’autre, ce qui signifie qu’ils sont toujours face à face pendant leur rotation. Du coup, la durée des jours et des mois de Charon est identique à celle de Pluton (6,4 jours terrestres). Bien que Charon soit vue comme un satellite de Pluton, les deux objets orbitent autour d’un même centre (que l’on appelle le barycentre) situé dans l’espace entre eux deux.

Nix et Hydra

À la fin de l’année 2005, les astronomes qui manipulaient le télescope spatial Hubble (HST, pour Hubble Space Telescope) ont détecté deux petites lunes orbitant autour de Pluton, derrière Charon. Les observations suivantes effectuées à l’aide du HST en février 2006 ont confirmé l’existence de ces lunes, qui orbitent autour de Pluton sur le même plan et dans la même direction que Charon, à des distances d’environ 49 000km et 65 000 km.

Ces deux lunes ont par la suite été officiellement nommées Nix et Hydra. D’autres observations avec le HST en mars 2006 ont montré que les deux lunes avaient la même couleur que Charon. Charon ainsi que les deux lunes présentent une couleur neutre, comme notre Lune, et contrastent avec Pluton, dont la couleur est plutôt rose.

Cerbère et Styx

En 2011, Mark R. Showalter, un chercheur au SETI (recherche extra-terrestre) a fait une découverte étonnante, celle d’une quatrième lune orbitant autour de Pluton. Et en 2012, stupéfaction : une cinquième lune tournant autour de Pluton a été découverte, toujours par ce même chercheur, à l’aide du télescope spatial Hubble !

Pour nommer ces deux nouvelles lunes, le SETI a lancé un appel général aux internautes du monde entier afin qu’ils choisissent par un vote la dénomination de ces nouveaux corps célestes, via le site Pluto Rocks.
Et l’unanimité des internautes a choisi : les deux nouvelles lunes porteraient les noms de Cerbère et Vulcain, qui sont des personnages bien connus dans la mythologie grecque.
Mais le 2 juillet 2013, l’UAI a officiellement annoncé que les noms de ces deux lunes seraient Cerbère et Styx. Les fans de Star Trek qui espéraient que l’une des deux lunes se nommerait Vulcain, en hommage à la planète de M. Spock sont déçus !

Collision

La découverte du fait que les trois lunes orbitent sur le même plan et ont la même couleur a amené la communauté scientifique à établir une théorie selon laquelle le système plutonien se serait formé suite à une collision entre deux corps énormes, il y a environ 4,6 milliards d’années. Selon cette théorie, Pluton aurait survécu à cette collision, et la matière qui fut éjectée dans l’orbite de Pluton aurait formé Charon ainsi que les deux lunes récemment découvertes.

Un lien avec l’orbite de Neptune

Tous les 248 ans, l’orbite elliptique de Pluton la rapproche de l’orbite de Neptune. En 1979, Pluton est allée jusque dans l’orbite de Neptune, puis s’en est éloignée en 1999. Cela étant, il n’y a aucun risque de collision, car l’orbite de Pluton est inclinée de plus de 17,2° sur le plan de l’écliptique (le plan sur lequel la Terre et la plupart des autres planètes orbitent autour du soleil) et est orientée de telle manière qu’il ne peut pas croiser le chemin emprunté par Neptune.
 
Alors que Neptune effectue trois orbites autour du Soleil, Pluton en effectue deux. Les astronomes ont découvert un certain nombre d’autres corps célestes qui ont la même résonnance 2:3 avec Neptune, mais qui sont plus petits que Pluton. On les appelle des plutinos (ou plutiniens), dont sont issus Orcus, Ixion, Rhadamanthus, et Huya.

L’atmosphère sur Pluton

Pluton a une mince atmosphère composée d’azote, de monoxyde de carbone et de méthane. Les astronomes parviennent à étudier l’atmosphère de Pluton en observant des perturbations sur le contour de Pluton lorsqu’elle passe devant une étoile, un événement appelé « occultation stellaire ».

Occultation stellaire

Le premier indice à suggérer l’existence d’une atmosphère sur Pluton a été trouvé en 1985, lors de l’observation d’une occultation. Les astronomes ont définitivement démontré l’existence de cette atmosphère durant une autre occultation stellaire observée en 1988. Dès lors ils se sont servis des occultations pour en apprendre plus sur la structure et la composition atmosphériques.

Structure et composition

Les astronomes ont détecté des modifications significatives dans la structure de l’atmosphère plutonienne depuis les années 1980. La sonde spatiale New Horizons qui doit se rapprocher de Pluton en 2015 est équipée d’instruments spéciaux pour étudier l’atmosphère en détail. En plus d’examiner la composition et la structure de l’atmosphère, la sonde effectuera des mesures sur le taux d’évacuation des molécules dans l’espace sous l’effet de la chaleur et des radiations, ainsi que le flux des particules chargées en énergie par le vent solaire.

La pression atmosphérique de Pluton est à peu près 100 000 fois moindre que la pression atmosphérique terrestre. La pression devient plus chaude en altitude, un phénomène appelé « inversion thermique ». La température dans les couches inférieures avoisine les -167°C, bien plus chaude qu’en surface. La petite quantité de méthane présente (environ 0,5 pour cent de l’atmosphère) semble avoir un effet de serre qui réchauffe l’atmosphère, empêchant l’azote de se solidifier sous l’effet du gel.

Néanmoins, il est admis qu’une grande partie de l’atmosphère de Pluton gèle et se transforme en neige sur sa surface tout au long de son parcours orbital.
Mais durant les décennies où Pluton est au plus proche du Soleil, les neiges s’évaporent pour créer une atmosphère plus dense, celle-là même qui a été observée.

La surface de Pluton

En 1994 le télescope spatial Hubble prit des clichés de 85 pour cent de la surface de Pluton, révélant ainsi ses calottes polaires et des régions sombres et claires, d’un contraste déconcertant. Les astronomes pensent que les régions claires doivent être des étendues de glace plutôt propres, tandis que les régions sombres doivent être recouvertes de glace salie par les rayons du soleil.

Un sol de glace

Les images du télescope Hubble révèlent que de larges calottes glaciaires se sont formées aux pôles de Pluton, surtout lorsque la planète naine se trouve au plus loin du soleil. Pluton reçoit environ un millième de la quantité de soleil reçue par la Terre ! À sa surface, la température avoisine les -230°C, selon les mesures rapportées par les astronomes en 2006.

L’origine de Pluton

Avec une densité approchant deux fois celle de l’eau, Pluton est apparemment composée de matière rocheuse, beaucoup plus que les planètes géantes du système solaire. Cela doit être le résultat de réactions chimiques ayant eu lieu lors de la formation de Pluton, à des températures très froides et une pression faible.

La ceinture de Kuiper

Beaucoup d’astronomes pensent que Pluton aurait grossi beaucoup plus si l’influence gravitationnelle de Neptune n’avait pas perturbé la région orbitale de Pluton. Cette région, connue sous le nom de « ceinture de Kuiper » a stoppé le processus de formation des planètes. La ceinture de Kuiper est un cercle de matière orbitant autour du Soleil, au-delà de Neptune, et contient des millions d’objets rocheux et de glace, comme Pluton et Charon.

Il se peut que Charon soit le résultat d’une accumulation de matière plus légère, provenant d’une collision entre Pluton et un autre gros objet de la ceinture de Kuiper (KBO, Kuiper Belt Object) survenue dans le passé lointain. D’autre gros KBO ressemblant à Pluton incluent Éris, Haumea, et Makemake.
Les scientifiques portent un grand intérêt pour Pluton et les autres KBO, car ils sont vraisemblablement constitués de matière primitive à partir de laquelle s’est formé le système solaire.

Classification de Pluton

Dans les dernières décennies, les scientifiques ont commencé à s’interroger sur la classification de Pluton en tant que Planète. Pluton est bien plus petite que les autres planètes. Sa composition est faite de glace, comme les comètes. Et son association avec la ceinture de Kuiper l’a mise à l’écart des autres planètes du système solaire.

Les termes naine de glace furent suggérés pour distinguer Pluton des autres planètes telluriques (Mercure, Vénus, la Terre et Mars) et des géantes gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune).

Les arguments en faveur de la désignation de Pluton comme planète, malgré sa petite taille, sont :

• Sa forme sphérique
• Sa structure interne, avec un noyau rocheux entouré de couches de glace
• La présence d’atmosphère
• La présence de satellites.
   

L’argument le plus fort, cependant, est historique : les peuples de la Terre ont appelé Pluton une planète pendant plus de 75 ans.
En 2005, les astronomes ont annoncé la découverte d’un corps planétaire gelé, légèrement plus gros que Pluton, avec une orbite autour du soleil encore plus distante. Ce nouvel objet (aujourd’hui appelé officiellement « Éris ») avait alors eut temporairement la désignation scientifique « 2003 UB313 », et son pseudo populaire était « Xéna ».

La dixième planète ?

2003 UB313 était la plus grosse d’une série de planétoïdes Kuiperiens découverts ces dernières années, et indiquait que les lointaines profondeurs du système solaire contenaient probablement des centaines de planétoïdes tels que Pluton.
Si le rang de Pluton était la neuvième planète, alors on aurait pu qualifier 2003 UB313 de dixième planète.

Le statut de Pluton attira l’attention du monde entier en 2006 lorsque l’organisation officielle chargée de nommer les objets astronomiques, l’Union Astronomique Internationale (UAI), vota la définition officielle d’une planète.
Selon les standards en vigueur, une planète « classique » doit orbiter autour du Soleil, présenter une forme sphérique sous l’effet de sa propre gravité, et doit être l’objet dominant dans sa propre région spatiale, ayant absorbé les autres corps de son voisinage lors de sa formation. L’UAI a créé une nouvelle catégorie appelée « planètes naines », pour les corps qui orbitent autour du Soleil et ont une forme sphérique provenant de leur propre gravité, mais pas suffisamment massives pour absorber les objets autour de leur orbite.

Planètes naines

Les nouvelles définitions ont déchu Pluton de son statut de planète classique du système solaire, dont le nombre total est désormais de huit. Pluton est maintenant une planète naine avec Éris (2003 UB313) et Cérès (qui fut un moment considéré comme le plus gros des astéroïdes connus). Pluton et Éris orbitent à travers la ceinture de Kuiper, pendant que Cérès orbite dans la ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter, une zone parsemée de milliers de petits corps rocheux.

L’UAI a également fait de Pluton le prototype d’une nouvelle classe d’objets transneptuniens qui comprend Éris, Sedna, Quaoar et un certain nombre de KBO majeurs. Puis, L’UAI a donné à Pluton le numéro 134340 dans le catalogue officiel des planètes mineures.
Les décisions de l’UAI ont été prises après bien des débats, ainsi qu’une proposition de ne pas reconnaître Pluton, Charon, Cérès et Éris comme de véritables planètes.
 
Les résultats du vote final de l’UAI furent très controversés et furent confrontés à une forte opposition d’une grande partie des astronomes et scientifiques, parmi lesquels certains refusaient catégoriquement de reconnaître et d’utiliser les nouvelles définitions.

L’UAI a créé une nouvelle catégorie, les plutoïdes, pour les planètes dont la révolution orbitale s’effectue à l’extérieur de l’orbite de Neptune. Pluton est désormais un plutoïde !