PLUTON ET LA CEINTURE DE KUIPER par Jean Pierre MARTIN
1)
INTRODUCTION
Après
la découverte de Pluton par Clyde Tombaugh en 1930, on s’est posé la question de
savoir s’il y avait encore une planète au-delà (la 10ème planète!), et on a
effectué des recherches dans cette zone au-delà de 30 AU (30 fois la distance de
la Terre au soleil). En fait il n’a pas été trouvé de planète digne de ce nom
dans cette zone là. On a identifié seulement des petits bouts de rocs de
quelques dizaines à quelques centaines de km de diamètre
Un
astronome américain d’origine hollandaise, Gérard Kuiper a émis l’hypothèse dans
les années 50, qu’une ceinture de petits objets devaient se trouver aux confins
du système solaire, cet endroit est devenu la Ceinture de Kuiper (Kuiper Belt en
anglais). Il pensait aussi que cette ceinture pouvait être le réservoir de
comètes périodiques.
Pluton
son satellite Charon ainsi que Triton (satellite éloigné de Neptune) sont bien
situés dans cette zone. Il y a une grande différence entre les densités et
composition de ces 3 corps avec les planètes gazeuses comme Neptune, Uranus ou
Saturne. De plus Triton orbite Neptune de façon rétrograde, et le plan de
l’orbite de Pluton est très incliné, on sent bien que ces objets “ne sont pas à
leur place”, il faudrait les considérer comme objets de cette fameuse ceinture
de Kuiper.
2)
PLUTON
Mais
revenons à Pluton, dernière “planète” découverte, elle est très spéciale, car
c’est la plus petite de toutes les planètes (la moitié de Mercure), elle a un
plan d’orbite très incliné (17°), sa
distance au soleil est très variable (de 29 à 48 UA) si bien que de temps en
temps elle est plus proche de nous que Neptune (c’était le cas jusqu’en 1999),
sa période est de 248 ans. Elle tourne sur elle-même de façon rétrograde. Les
particularités ne s’arrêtent pas là, Pluton possède un “énorme” satellite Charon
(moitié du diamètre de Pluton) et c’est le seul cas avec la Terre ou un
satellite de “planète” est aussi gros par rapport à son corps de
base.
Toutes
ces particularités font penser que Pluton ne serait pas une “vraie” planète,
mais plutôt le plus gros de tous les objets de la ceinture de Kuiper. A cet
effet on consultera le tableau suivant où sont comparé certaines
caractéristiques de corps astronomiques.
|
OBJET |
JUPITER |
TRITON |
PLUTON |
CERES |
TERRE |
|
diamètre
(km) |
143
000 |
2710 |
2
400 |
933 |
12
800 |
|
diam
/ terre |
11,2 |
0,21 |
0,19 |
0,07 |
1 |
|
dist
soleil UA |
5,2 |
30 |
39 |
2,7 |
1 |
|
Masse/Terre |
318 |
0,0035 |
0,002 |
0,0002 |
1 |
|
densité
g/cm3 |
1,3 |
2,05 |
2 |
2,3 |
5,5 |
|
Albedo
° |
0,52 |
0,8 |
0,54 |
|
0,37 |
|
Période
|
11,9
ans |
|
248
ans |
4,6
ans |
1
an |
|
“jour” |
9,9
h |
5,8
jours |
6,4
jours |
9,1
h |
24
h |
|
Max Temp. °C |
-160 |
-
240 |
-225 |
-70 |
50 |
|
Composition |
H, He gazeux Noyau
Hmetal |
Glace
sur noyau rocheux |
glace,
noyau solide rocheux |
rocheux |
Si
+ Noyau ferreux |
|
comp
surface |
Pas
de surface solide?? |
Glace+N
+CH4 |
glace+N
et CH4 solide |
hydrocarbone |
Eau
+ roches |
|
Atmosphere |
H,He,CH4,
NH3, |
Traces
de N2 |
très
ténue, N et CH4 |
Probablement
pas |
N2-O2 |
On
voit que Pluton se rapproche plutôt de Cérès ou de Triton que des planètes
gazeuses comme Jupiter. D'ailleurs certains pensent que c'était dans le passé un
satellite de Neptune.
C’est
pour cette raison que certains astronomes l’ont déclassée et ne la rangent plus
parmi les planètes, c’est la controverse actuelle. Elle serait le plus gros
objet de la ceinture de Kuiper.
3) OÙ
EST LA “FIN” DU SYSTÈME SOLAIRE ?
En
fait le système solaire ne s’arrête pas brutalement, il y a au-delà de Pluton
(en fait au-delà de Neptune) toute une ceinture d’objets célestes de très
faibles dimensions qui orbitent autour du Soleil, ce sont les objets de la
ceinture de Kuiper. Il y aurait 50 à 100 000 de ces objets de plus de 100km de
diamètre jusqu’à 60 Unités Astronomiques. On en découvre tous les
jours.
La
distribution de ces objets ne semble pas être au hasard, mais aurait gardé la
mémoire du déplacement des planètes géantes il y à quelques milliards d’années.
On
sait en effet que les orbites des planètes et satellites ne sont pas fixées dans
le béton, la Lune par exemple était située il y à bien longtemps beaucoup plus
près de la Terre, et au cours des temps, due aux forces de marées, elle s’est
éloignée jusqu’à sa position actuelle et elle s’éloigne de plus en plus. De même
ces forces de marées ont fait “synchroniser” sa période de rotation avec sa
période de révolution, ce qui fait que l’on voit toujours la même face de la
Terre (cela ne veut pas dire qu’elle ne tourne pas!!) De même les satellites de
certaines planètes se sont aussi synchronisés : Ganymède a une période deux fois
celle de Europe qui a une période de deux fois celle de Io
etc..
Les
orbites des planètes et satellites sont en perpétuelle (quoique lente bien sur)
évolution.
Neptune
et Pluton (qui partagent de temps en temps la même orbite) sont protégés d’une
rencontre fatale car elles sont en résonance 3:2 Pluton fait 3 tours quand Neptune en
fait 2.
Comment
cela se fait-il? De récentes études (voir bibliographie) ont montré que Pluton
était un petit astéroïde se baladant au niveau de Neptune et que les forces
d’attraction de Neptune l’auraient déplacé à sa place actuelle. Cette théorie
établie aussi que les planètes géantes n’étaient pas à leurs places actuelles.
Au moment de la formation des planètes il semblerait que Saturne et Uranus (et à
un moindre degré du à sa masse, Jupiter) ont migré vers l’extérieur du système
solaire alors que Neptune se rapprochait de l’intérieur (voir
dessin)
Il
semble que cette théorie soit prouvée par la découverte de “gap” (trou) de
concentration d’astéroïdes dans cette ceinture de Kuiper qui correspondent à des
résonances caractéristiques avec Neptune. On pense aussi que pendant cette
migration de Neptune, elle a capturé un astroïde qui est devenu son satellite et
qui s’appelle maintenant Triton.
Quant
à la " fin " du système solaire, on pense qu'elle existe vraiment car
on n'a pas trouvé jusqu'à présent d'objets significatifs au delà de 60 à 70
UA.
4)
LES OBJETS DE LA CEINTURE DE KUIPER
Ces
objets dont on voit une répartition sur le dessin ci dessous, sont les restes de
la soupe primitive qui a engendré les planètes, leur population serait si faible
qu’elles ne pourraient pas s’accréter pour former une planète
« viable », ce sont en fait des futures comètes qui viendront nous
rendre visite à l’occasion de changement d’attraction gravitationnelle (par
exemple de Jupiter). La plupart de ces
objets sont comme Pluton en résonance 3:2 avec Neptune(font 2 fois le tour quand
Neptune en fait 3).
Tous ces objets ont des caractéristiques communes : ils sont tous situés au-delà de Neptune, ils ne sont presque pas inclinés sur l’écliptique, ils sont presque tous de couleur rouge. On pense qu’il y a approximativement 50 à 100.000 de ces objets de plus de 100km de diamètre, ce qui donnerait une masse totale une centaine de fois plus grande que la masse de tous les astroïdes entre Mars et Jupiter. Ces objets sont le réservoir à comètes, au moins celles à période courte, du système solaire. De la même façon, on pense que le nuage de Oort (Oort cloud) situé bien au-delà (jusqu'à 100.000 UA) serait le réservoir de comètes de périodes longues ou très longues. Mais cela est une autre histoire…
On
peut se demander alors qu’elle est le prochain objet qui va nous tomber sur la
tête comme comète. Certains pensent que Chiron 2060 (dans le groupe des
Centaures) est un bon candidat. En effet il est situé maintenant sur une orbite
très elliptique qui s'approche du Soleil (entre 8 et 19 UA), on pense qu'il
était dans la ceinture de Kuiper et qu'il a été éjecté dans les zones plus
proches de notre astre du jour. Il fait 170km de diamètre, beaucoup plus grand
que Halley!! Affaire à suivre..
5)
CONCLUSION
Il
semble donc d'après toutes ces indications (orbites inclinées, mouvement
rétrograde,, densité similaire etc…) que Pluton, Charon et Triton (et peut être
Phoebe un satellite rétrograde de Saturne) ont été dans le passé capturé ou
positionné à leurs places actuelles en provenance de cette ceinture de Kuiper, à
cause des diverses attractions gravitationnelles et
collisions.
Alors,
la question de savoir si Pluton est une planète à part entière ou le plus gros
objet de la ceinture de Kuiper est une question presque philosophique à laquelle
chacun a sa propre réponse. Une chose est sure, Pluton (ou plutôt le couple
Pluton-Charon) est un ensemble intéressant et mérite une mission spatiale, c’est
la mission « Pluto Express » de la NASA. Cette mission est en
danger car la NASA veut faire des économies, aussi si vous voulez la sauver
allez sur le site « Save the Pluto mission » de la NASA et donnez
votre avis.
Pluton vous dit merci d’avance car elle a envie de livrer ses
secrets aux Terriens que nous sommes.
6)
BIBLIOGRAPHIE ET SITES WEBS
Articles
et livres :
·
The Kuiper Belt par Luu and
Jewitt Scientific American May 1966
·
Migrating Planets par R.
Mahotra Scientific American Sept 1999
·
Museum suggests Pluto not a
planet par Associated Press 26 Jan 2001
·
Planets beyond par Mark Littmann chez Wiley Science
1990
·
Where has Pluto's family
gone? Alan Stern
Astronomy Sept
1992
·
Pluton,
la mission de la dernière chance par P.Henarejos Ciel et Espace Aout
1998
Web
sites :
·
Pluto
Home Page : http://dosxx.colorado.edu/plutohome.html
· site du nouveau
projet de la NASA : New Horizons
http://sse.jpl.nasa.gov/missions/profile.cfm?Sort=Target&Target=Pluto&MCode=PKB
· des détails sur
Pluton du JPL :
http://sse.jpl.nasa.gov/planets/profile.cfm?Object=Pluto&Display=OverviewLong
·
Pulto
and Charon sur le site de Nine Planets : http://www.seds.org/nineplanets/nineplanets/pluto.html
·
Icy
worlds…leçon d’astronomie 161 de Pogge :
http://www.astronomy.ohio-state.edu/~pogge/Ast161/
·
Kuiper
belt web page : http://www.ifa.hawaii.edu/faculty/jewitt/kb.html
·
Site
listant des sites interessants sur Pluton :
http://www.lowell.edu/users/buie/pluto/sites.html