Pluton était autrefois une anomalie lointaine de notre système solaire. Elle détient la neuvième planète depuis des décennies. Les choses ont changé en août 2006. L’Union astronomique internationale (UAI) a retiré à Pluton son statut de planète. Ils l’ont reclassée comme planète naine. Cette décision n’était pas arbitraire. Cela reflète une compréhension croissante de ce qu’est réellement Pluton. C’est un grand résident de la ceinture de Kuiper. Cette région est un anneau de glace et de débris rocheux issus de la formation du système solaire. Il se situe en dehors de l’orbite de Neptune.
L’Union Astronomique Internationale adopte une ligne dure. Les planètes doivent nettoyer leurs planètes voisines. Pluton partage une orbite avec d’innombrables autres objets de la ceinture de Kuiper. C’est pourquoi le test échoue. Ce changement de classification met en évidence la différence entre les planètes naines et géantes. C’est une question de contrôle. Pluton est important. Ce n’est pas le roi du royaume.
Double système dans le noir
Pluton est invisible à l’œil nu. C’est trop loin. C’est trop petit. Il fait trop sombre. Son plus gros satellite, Charon, change complètement cette dynamique. Charon est massif par rapport à Pluton. En raison de leur taille très proche, les scientifiques les considèrent souvent comme un système double. Deux objets gravitent autour d’un centre de masse commun. Le symbole de Pluton est ♇. Il s’agit d’un hommage au dieu romain des enfers. L’équivalent grec est Hadès. Le nom est parfait. C’est un endroit froid et sombre.
La lumière voyage très vite. Environ 300 000 kilomètres par seconde. Cependant, il faut plus de cinq heures à la lumière du soleil pour atteindre Pluton. Considérez le soleil comme une étoile très brillante. C’est tout à partir de là. L’intensité de cette lumière est d’environ 1/1600 de la lumière reçue par la Terre. La température baisse suffisamment pour geler les gaz courants. azote. monoxyde de carbone. Ils apparaissent à la surface sous forme de glace solide. C’est un monde où l’air est gelé.
New Horizons brise le silence
Les télescopes sur Terre connaissent des difficultés depuis des années. Même les meilleurs instruments en orbite fournissent peu de détails. Les bases sont incompréhensibles. Quel est le rayon de Pluton ? Quelle est sa masse ? Les chiffres sont vagues. Pendant des décennies, nous en avons appris davantage sur la surface de Mars que sur cette lointaine boule de glace.
Les choses ont changé en juillet 2015. La sonde New Horizons de la NASA a survolé Pluton et Charon. C’est la première fois dans l’histoire d’un regard rapproché. La mission a répondu à des questions importantes. Il a cartographié le terrain. Le monde complexe des montagnes et des plaines se révèle. Jusqu’à New Horizons, Pluton n’était qu’un pixel flou. Puis c’est devenu une destination.
L’étrange orbite de la planète naine
L’orbite de Pluton autour du Soleil est chaotique par rapport aux autres planètes. La distance moyenne est d’environ 5,9 milliards de kilomètres. Cela représente 39,5 unités astronomiques (UA). 1 L’unité astronomique est la distance entre la Terre et le Soleil. L’orbite de Pluton est allongée. Les astronomes appellent cela une grande excentricité. Elle est également inclinée de 17,1 degrés par rapport au plan de l’écliptique. La plupart des planètes restent plates. Pluton s’incline.
Cette excentricité crée d’étranges problèmes de proximité. La distance de Pluton au Soleil varie de 29,7 UA (périhélie) à son point le plus proche à 49,5 UA (aphélie) à son point le plus éloigné. L’orbite de Neptune est presque circulaire, 30,1 UA. Au cours de chaque révolution, Pluton traverse l’orbite de Neptune. Elle est plus proche du Soleil que Neptune.
Cela ne provoque-t-il pas une collision ? Non, la gravité empêche le chaos ici. Pluton et Neptune sont en résonance 3:2. Neptune tourne autour du Soleil trois fois, tandis que Pluton tourne autour du Soleil deux fois. Cette danse gravitationnelle les empêche de se rapprocher à moins de 17 UA. Ils sont passés sains et saufs. La dernière fois que Pluton a atteint le périhélie, c’était en 1989, et pendant environ 10 ans avant et après, Pluton était la huitième planète du Soleil.
Dormir sur le côté
Pluton tourne lentement. La période de rotation est de 6,3873 jours terrestres. C’était ce jour sidéral. Parmi les grandes planètes, seules Mercure et Vénus tournent lentement. Cependant, l’inclinaison de Pluton est extrême. Son axe est incliné de 120 degrés par rapport à la normale par rapport au plan orbital.
Cela signifie que Pluton tourne sur le côté. Le pôle Nord pointe à 30 degrés en dessous du plan orbital. Le pôle Nord de la Terre est incliné vers le haut de 23,5 degrés. La rotation rétrograde de Pluton est encore plus étrange. Il tourne dans le sens opposé au Soleil et à la plupart des planètes. Si vous étiez sur Pluton, vous verriez le soleil se lever à l’ouest. Il se situerait à l’est. Une journée aux enfers est une expérience déroutante.
Pluton ne correspond pas.
Ni en taille, ni en densité, et certainement pas en termes de constitution physique. Par rapport aux autres planètes, c’est une anomalie. Son rayon est inférieur à la moitié de celui de Mercure. Elle ne fait qu’environ les deux tiers de la taille de la Lune terrestre. À côté des géantes gazeuses et glaciaires du système solaire externe Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, il ressemble à un rocher.
Mais le véritable indice n’est pas seulement sa petite taille. C’est de quoi il est fait.
Lorsque l’on combine sa petite empreinte avec sa faible densité et sa composition, Pluton commence à ressembler moins à une planète naine qu’à une lune. Plus précisément, cela ressemble à une grande lune glacée en orbite autour d’une étoile géante extérieure.
Les arguments en faveur d’une origine lunaire
La jumelle la plus proche de Pluton dans tout le système solaire n’est pas une autre planète. C’est la plus grande lune de Neptune, Triton.
Les similitudes sont frappantes. Leurs densités sont presque identiques. Leurs compositions suggèrent que les deux objets se sont formés à partir du même matériau primordial dans les régions froides du premier système solaire. Cela suggère une histoire d’origine commune. Ils n’ont probablement pas commencé leur vie en tant que planètes, mais en tant qu’objets indépendants piégés dans le réseau gravitationnel d’une géante plus grande.
Si Pluton est fondamentalement une lune en fuite, pourquoi orbite-t-elle directement autour du Soleil ? La réponse réside dans son histoire chaotique. Triton orbite autour de Neptune dans le sens opposé à la rotation de la planète. C’est un objet capturé. Pluton a peut-être subi un sort similaire ou fait peut-être partie d’une population d’objets de la ceinture de Kuiper dispersés par des planètes géantes errantes.
Les chiffres ne mentent pas
Vous pouvez voir la déconnexion dans les données. Pluton n’est pas un monde rocheux comme Mars. Ce n’est pas une géante gazeuse comme Jupiter.
- Distance moyenne du Soleil : 5 910 000 000 km (39,5 UA)
- Rayon : 1 185 km (plus petit que la lune terrestre)
- Densité moyenne : Environ 2 g/cm3 (indiquant un mélange de roche et de glace)
- Période de rotation : 6,3873 jours terrestres (rétrograde)
- Température moyenne de la surface : 40 K (-387 °F / -233 °C)
Cette faible densité est la preuve irréfutable. Un corps purement rocheux serait beaucoup plus dense. Pluton est un mélange. Il contient suffisamment de glace pour lui donner de la flottabilité et suffisamment de roches pour le rendre solide.
Une existence inclinée
L’orbite de Pluton est également étrange. Elle n’est pas dans le plan de l’écliptique comme les huit planètes majeures.
- Excentricité : 0,251 (hautement elliptique)
- Inclinaison : 17,1° par rapport à l’écliptique
Bien que son orbite croise celle de Neptune, les deux planètes ne sont jamais entrées en collision en raison de la résonance orbitale. Mais l’inclinaison est plus révélatrice. L’équateur de Pluton est incliné de 120° par rapport à son orbite. Il roule sur le côté lorsqu’il se déplace autour du Soleil. Cette inclinaison extrême fait durer les saisons pendant des décennies et expose les différents pôles au soleil pendant des centaines d’années terrestres.
Le faible souffle d’air
pour
Les scientifiques avaient une idée de l’atmosphère de Pluton bien avant de pouvoir le prouver. La découverte de glace de méthane à la surface de Pluton dans les années 1970 a conduit les scientifiques à croire que la planète naine était bien plus qu’une simple roche morte. Cela montre que le corps est capable de s’accrocher à quelque chose d’instable. Mais prouver que cette atmosphère existait ? Cela a dû attendre. L’observation directe n’a été possible que dans la décennie suivante.
Cette percée a eu lieu en 1988. Ni les lentilles du télescope ni les nouveaux capteurs n’ont fait le gros du travail. C’est de la géométrie. Pluton passant directement devant une étoile lointaine est un phénomène appelé occultation. Les observateurs sur Terre ont observé la lueur de l’étoile. Cela n’a pas disparu rapidement. Au lieu de cela, la lumière s’est progressivement atténuée et a finalement disparu derrière la silhouette. Le fondu lent était le pistolet fumant. Cela a démontré la présence d’une atmosphère fine et très distendue qui filtre la lumière de l’étoile.
La physique ici est brutale. L’atmosphère de Pluton doit être constituée de vapeur en équilibre avec la glace, ce qui rend ce système extrêmement fragile. De petits changements de température déplacent l’air. Cela peut provoquer d’importantes fluctuations des niveaux de gaz. L’atmosphère est essentiellement un moteur à changement de phase. La glace solide se transforme en gaz. Le gaz se retient et se transforme en glace. C’est un interrupteur à bascule, pas un cadran.
La planète naine se trouvait plusieurs années près du périhélie de Pluton en 1989 et était légèrement moins froide que la moyenne. Ce petit changement est important. Davantage de gaz gelé s’est évaporé. L’atmosphère s’est dilatée et a atteint son état le plus épais. Cela fait de cette période particulière un bon moment pour explorer le corps. Si vous voulez voir l’air de Pluton, vous devez le capter pendant que Pluton essaie de retenir son souffle.
Avance rapide jusqu’en l’an 2000. Les astronomes estimaient que la pression de surface variait de quelques microbars à des dizaines de microbars. A titre de comparaison : 1 microbar correspond à un millionième de la pression terrestre au niveau de la mer. Selon les normes terrestres, c’est un vide. Un murmure d’air.
Mais Pluton était alors beaucoup plus proche du Soleil. Aphélie, où la planète naine est la plus éloignée et reçoit le moins de lumière solaire, est froide. Le gaz gèle et remonte à la surface. Loin dans la ceinture de Kuiper, l’atmosphère de Pluton pourrait ne pas être détectable du tout. Il s’effondre. Il disparaît dans la glace.
L’atmosphère n’est pas une caractéristique permanente. C’est le pouls saisonnier. Une marée. Respirez à l’approche du soleil. Retenez votre souffle lorsque le soleil se retire. On ne le voit que lorsque Pluton a le courage de lâcher prise.
Qu’y a-t-il là où il n’y a rien ?
Pluton respire principalement de l’azote. Nous le savons grâce aux observations terrestres de la lumière des étoiles brillant derrière une planète naine lors d’occultations. Mais New Horizons a fait plus que vérifier les bases. Creusons plus profondément. Les détecteurs ont détecté du méthane et du monoxyde de carbone dans le mélange. Du cyanure d’hydrogène est également apparu. C’est une petite somme, mais cela signifie beaucoup. L’azote n’est pas propre à Pluton. La terre le respire. La plus grande lune de Saturne, Titan, la plus grande lune de Saturne, y est enveloppée. Triton, la lune de Neptune, l’a aussi. Dans le système solaire externe, un monde froid et riche en azote semble être la norme.
Cependant, les chiffres racontent une tout autre histoire en matière de vulnérabilité. La pression superficielle n’est que de 10 microbars. mince. Fin comme du papier. Le vaisseau spatial était également étiqueté avec de l’acétylène, de l’éthylène et de l’éthane. Nouveaux composés. De nouvelles réactions chimiques se produisent dans l’obscurité.
Température près du sol ? 45 Kelvins. Cela fait moins 228 degrés Celsius. ou moins 379 degrés Fahrenheit. Il fait si froid que la plupart des choses gèlent. Pourtant, l’atmosphère ne s’effondre pas. Ça s’étire.
Un ciel qui refuse de finir
La couche de brouillard est visible à une altitude de 200 kilomètres. 120 miles de particules en suspension dans l’air. Mais ce qui est vraiment surprenant, c’est jusqu’où va l’atmosphère. Il s’étend sur 1 800 kilomètres. 1 100 milles au-dessus du sol. Même si le monde est petit, il est immense.
Pourquoi cela ne disparaît-il pas ? La haute atmosphère est encore assez froide. Les molécules d’azote froides se déplacent lentement. Ils n’ont pas la vitesse nécessaire pour échapper à la faible gravité de Pluton. Ainsi, l’air reste en place. Il est suspendu là, étendu et mince, défiant les attentes de ce que l’on pourrait attendre d’un petit corps froid.
Surface et intérieur
New Horizons a de la chance. Ou peut-être que vous n’avez pas de chance, selon la façon dont vous envisagez les probabilités. Lorsque le vaisseau spatial a dépassé Pluton, il n’a vu qu’un seul hémisphère. Il n’y a qu’une chose. Ce visage est suffisamment complexe pour réécrire tout ce que nous pensions savoir sur les planètes naines.
Tombaugh Regio partage ce point de vue. Le plateau blanc en forme de cœur est si frappant qu’il est devenu l’image la plus emblématique de la mission. Mais regardez attentivement le lobe occidental du cœur. Spoutnik Planitia. Une piscine de glace molle à l’azote.
Cratères sans impact.
Cette absence n’est pas un espace vide. C’est une preuve. Les cratères sont des cicatrices laissées par des collisions cosmiques qui durent des milliards d’années. Leur douceur signifiait que quelque chose les avait récemment effacés. Activité géologique. Pluton n’est pas une roche morte. Il vit à sa manière glaciale.
Cette piscine immaculée est entourée d’un terrain accidenté. Les montagnes s’élevaient du sol et semblaient irrégulières et étrangères. Elle n’est pas faite de roche comme les montagnes de la Terre. Ce sont de la glace d’eau. De la glace d’eau dure et ancienne flotte dans un océan de glace azotée plus molle. Il s’agit d’une contradiction géologique qui prend tout son sens dans le vide gelé de la ceinture de Kuiper.
Des taches brunes apparaissent alors.
Regardez vers le nord. Plus la latitude est élevée, plus la couleur est foncée. Plaines de l’Ombre. Mais le véritable contraste se situe en Occident. Région de Cthulhu. Initialement appelée « la baleine » en raison de sa forme, elle porte désormais le nom d’H.P. L’horreur cosmique de Lovecraft. C’est la région la plus sombre de Pluton. C’est une mosaïque de plaines, de pentes abruptes, de montagnes et de cratères.
Pourquoi fait-il si sombre ? Composés organiques. Tholins. Lorsque des hydrocarbures simples sont exposés à la lumière du soleil ou aux radiations, des molécules complexes se forment. Ils ont coloré la glace. Ils donnent à la zone une teinte brun rougeâtre profond.
Ce n’est pas seulement une question de couleur. Tout est question de réflexion. Albédo. Pluton a un albédo moyen de 0,72. Réfléchit 55 % de la lumière. Comparez cela à celui de la Lune de 0,1. Pour Triton, il est de 0,8. Pluton est brillant.
Toutefois, cette moyenne cache la vérité. La gamme est très large. La réflectivité de la région de Cthulhu n’est que de 0,1 à 0,2. absorbe la majeure partie de la lumière. Région de Tombaugh ? Reflète 0,8 à 1,0. C’est presque un miroir.
C’est bien plus qu’une jolie photo. C’est un record de temps. Activités. Produits chimiques. Nous avons regardé d’un côté. L’autre côté reste un mystère, caché dans l’obscurité, en attente d’une mission qui n’arrivera jamais. Ou peut-être qu’il suffit de savoir ce que nous avons vu.
Qu’est-ce qui est gelé sur Pluton ?
L’histoire de la surface de Pluton commence par une première vision chaotique. En 1976, les astronomes ont effectué les premières mesures spectroscopiques infrarouges brutes. Bien que les données ne soient pas concluantes, elles soulignent le fait indéniable qu’il y a du méthane solide à la surface. Ce n’est pas une supposition. C’était une détection.
Avance rapide jusqu’au début des années 1990. Les instruments au sol ont été améliorés au point d’annuler le bruit atmosphérique. L’image devient plus claire. Les observateurs ont trouvé bien plus que du méthane. Ils ont repéré de la glace d’eau. Ils ont trouvé du monoxyde de carbone. Vient ensuite la molécule d’azote.
La détection de l’azote est un cauchemar. Ses propriétés spectrales sont de nature faible. Il se cache à la vue de tous et refuse de crier sa présence. Mais les données ont finalement révélé un signal. L’azote n’est pas qu’un oligoélément. C’est la substance principale qui recouvre la surface.
Le méthane ne flotte pas seul. Il existe sous deux formes différentes. Parfois, de la glace de méthane pure se forme. Il peut également être congelé sous forme de solution dans de la glace à l’azote. C’est un mélange. Un mélange glacé. La surface est une tapisserie complexe de ces glaces volatiles, principalement de couleur azote mais méthane.
Bien que la signature spectrale de l’azote soit par nature très faible, il est désormais clair que cette espèce doit être le principal composant de surface.
Cette combinaison est importante. La glace azotée est dominante car c’est la substance volatile la plus abondante sur une planète naine. Le méthane se mélange pour former une « solution » gelée. La glace d’eau est piégée à de plus grandes profondeurs, où elle peut être trop froide pour se déplacer. Le monoxyde de carbone coexiste avec l’azote, mais en petites quantités.
Une étude de 1976 a ouvert la porte. Les instruments des années 1990 l’ont parcouru. La réalité est plus froide et plus complexe que ne le suggéraient les premiers modèles. La surface change. Au fil du temps, la glace se sublime et se re-précipite. Mais la structure centrale demeure et la glace d’azote mélangée à du méthane recouvre le reste du monde.
Regardez les chiffres. Pluton se situe à 1,85 grammes par centimètre cube. Charon est un 1.7 léger. Cet écart est important. C’est plus qu’une simple statistique. Il vous dit ce qu’il y a dans ces mondes morts.
Les deux objets sont remplis d’une substance plus dense que la glace d’eau. La glace flotte. Les roches et les composés organiques coulent. La haute densité de Pluton suggère que l’intérieur de la planète est un énorme rocher. Charon est similaire, mais légèrement plus léger. C’est peut-être plus poreux. Peut-être qu’il y a moins de pierres. Je ne suis pas sûr. Mathématiquement, cependant, une histoire commune est démontrée.
Pensez aux lunes glacées de Jupiter. De Saturne. Pluton a raison. Un noyau rocheux au cœur. Il est entouré d’une épaisse couche d’eau gelée. Il s’agit du modèle standard pour les petits objets du système solaire. Mais Pluton a un joli tour dans son sac.
Le mystère du côté obscur
L’observation en surface a révélé de l’azote gelé. monoxyde de carbone. méthane. Ce sont des substances volatiles. Ils se subliment. Si vous ne le gardez pas au frais, il disparaîtra dans les airs. Ici, ils forment une fine peau. C’est comme les océans sur terre. mince. flottant. lourd.
Vient ensuite Spoutnik Planitia.
C’est un bassin géant. Un cratère. Il s’est formé lors d’une collision il y a des milliards d’années. C’est du moins ce que dit la surface. Mais l’emplacement est un problème. Ce n’est pas aléatoire. Il est situé sur l’axe des marées. L’exact opposé de Charon.
Pourquoi est-ce important ?
Si le bassin de choc se trouve de l’autre côté d’un objet verrouillé par les marées, il ne devrait pas y rester. Les forces de marée réaligneraient la planète. Des éviers plus lourds. Plus il est léger, plus il flotte. A moins que quelque chose existe déjà. Les choses sont lourdes.
L’emplacement de Spoutnik Planitia nécessite une masse supplémentaire en dessous.
Le bassin est un trou. Cela devrait être léger. Mais c’est ancré. De l’autre côté se trouve la lune. Cela implique un océan souterrain. Il y a de l’eau liquide au-dessus du noyau de la roche. Sous la coquille de glace.
La couche liquide fait office de lest. Cela déplace le centre de masse. Il permet d’aligner le bassin. La mer est bien plus qu’un simple élément géologique. C’est un stabilisateur.
Quelles lunes ont des océans souterrains ?
Nous savons qu’Europe l’a. Il en va de même pour Encelade. Ganymède ? peut-être. Mais qu’en est-il de Pluton ? C’est déjà si loin. sombre. froid. Là-bas, le soleil n’est qu’une étoile brillante. Comment le garder suffisamment chaud pour garder le liquide à l’intérieur ?
Désintégration radioactive. Le noyau de la roche contient des isotopes radioactifs. Ils se décomposent. Ils dégagent de la chaleur. au fil du temps. lentement. De quoi garder au chaud l’interface roche-glace. Juste assez pour faire fondre la croûte de glace au fond.
Charon n’a peut-être pas ce luxe. Une densité plus faible signifie moins de pierres. Il y aura moins de matières radioactives. Moins de chaleur. Il n’y a pas de mer. Juste des roches gelées et de la glace.
Pourquoi Pluton a-t-il un océan ?
Chauffage de choc ? Chaleur d’accumulation précoce ? Ou l’énergie radioactive est-elle libérée progressivement ?
La présence de la mer a tout changé. Cela signifie que Pluton est bien plus qu’un simple morceau de glace et de terre. C’est très actif. Différenciation. En couches. La pierre a coulé. La glace flotte. L’eau devient liquide.
Il ne s’agit pas seulement de Pluton. À propos de la ceinture de Kuiper. Combien de ces planètes naines possèdent des océans cachés ? Combien
Charon est bien plus qu’un simple satellite. Moitié de la taille de ses parents, c’est un compagnon géant qui dirige le système. La plupart des satellites du système solaire ne sont que des accessoires. Charon est partenaire.
Les deux objets gravitent autour d’un centre de masse commun distant d’environ 12 200 miles (19 640 km) dans l’espace ouvert qui les sépare. Environ 8 diamètres de Pluton. Pensez à l’échelle.
Comparez-le à la Terre et à la Lune. Notre Lune fait un peu plus du quart de la taille de la Terre. Son diamètre depuis la Terre est d’environ 30. Pluton et Charon sont étroitement alignés. Ils sont piégés dans l’étreinte de la gravité qui définit toute leur existence.
Cette proximité crée un ciel étrangement silencieux. La période orbitale de Charon est exactement la même que celle de Pluton. Ils sont verrouillés par les marées. Le résultat est une poignée de main céleste qui ne change jamais.
Si vous vous teniez sur l’hémisphère de Pluton face à Charon, vous ne le verriez jamais se lever ou se coucher. Il flotte au même endroit dans le ciel jour et nuit. C’est un point fixe dans l’obscurité, tout comme un satellite géostationnaire sur Terre.
Charon est complètement invisible du côté opposé de Pluton. Elle est définitivement cachée par la courbure de la planète.
Un visage figé dans le temps
Ce n’est pas seulement une question d’emplacement. Charon tourne également en rythme. Il montre toujours le même visage à Pluton.
Il s’agit d’une double serrure. Les visages des deux corps se font face. Leurs rotations et rotations sont complètement et parfaitement synchronisées.
Pourquoi est-ce important ? Il détermine l’histoire thermique et géologique des deux mondes. Le côté de Charon faisant face à Pluton subit toujours un vent solaire et un modèle de rayonnement différents de ceux de l’autre côté. Il a façonné la composition de la surface de Charon pendant des milliards d’années.
Charon ne peut pas être considéré uniquement comme un rock passif. C’est un participant actif dans un système complexe et verrouillé. L’absence de rotation par rapport à Pluton signifie un gradient de température stable. Une pente stable signifie des processus géologiques stables.
Nous sommes encore en train d’apprendre quels sont ces processus. New Horizons nous a donné un instantané. Cependant, les effets à long terme de ce verrou binaire constituent un mystère qui commence seulement à être résolu.
La lune qui ne bouge jamais dans le ciel se sent-elle comme une compagne ou une prisonnière ? La réponse dépend si vous souhaitez vous évader ou rester.
Charon n’a pas la personnalité voyante de Pluton. Il faisait sombre. Son albédo oscille autour de 0,25, ce qui la rend moins réfléchissante que la planète naine elle-même. La couleur est neutre. C’est presque monotone. Mais regardons de plus près le spectre.
La glace d’eau recouvre la surface. C’est l’ingrédient le plus important. Il n’y a pas de méthane solide ici. Le voisin de Pluton est-il couvert de rouge vif ? Complètement disparu. Au lieu de cela, des traces d’ammoniac se trouvent au plus profond de certains cratères d’impact.
La densité raconte une histoire plus profonde. Charon est suffisamment dense pour contenir des silicates et des composés organiques. Quelque chose de plus lourd que la glace d’eau. Quelque chose qui a sombré dans l’essentiel il y a longtemps. Cela signifie un intérieur pas comme les autres. La lune a des couches.
L’autre face de la grande lune
Charon n’est pas seul. Mais c’est le patron. Les quatre autres lunes, Styx, Nix, Kerberos et Hydra, semblent petites en comparaison. Ils sont allongés. Grumeleux. Irrégulier.
Leur orbite est loin de celle de Charon. La distance est incroyable.
Hydra est à environ 64 721 kilomètres.
Kerberos approche les 57 750 kilomètres.
Les orbites de Nix sont de 48 690 kilomètres.
Le Styx est le plus intérieur des petits, à une distance de 42 413 km.
Leurs orbites sont à peu près circulaires. Charon aussi. Ils partagent le même plan orbital. Il s’agit d’un système plat. Ordonné.
Réflexion et rotation
Quelle est la luminosité de ces petites pierres ? Styx, Nix et Kerberos réfléchissent la lumière de la même manière que Charon. L’Hydre est plus brillante. Plus réfléchi.
Charon se verrouille en rotation synchrone. Sa rotation coïncide avec son orbite. Un côté fait toujours face à Pluton. Les petites lunes ? Leur temps de cycle est un mystère. En fait, c’est déroutant.
Styx et Kerberos tombent. Leurs dimensions radiales varient considérablement. La portée du Styx est de 10 à 25 kilomètres. Kerberos mesure entre 13 et 34 kilomètres de long. Nix et Hydra sont encore plus grandes, avec des rayons d’environ 44 km et 36 km respectivement.
| Nom | Distance moyenne (km) | Période orbitale (jours) | Inclinaison (degrés) | Excentricité | Période orbitale (jours) | Rayon (km) | Masse ($10^{20}$kg) | Densité (g/cm3) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Charon | 17 536 | 6.387 | 0 | 0,0022 | 0,0022 | Synchronisation. | 604 | 15 |
| Styx | 42 000 | 20.2 | 20.2 | 10-25 | 10-25 | |||
| Non | 48 708 | 24.86 | 0,195 | 0,003 | 0,003 | 44 | 0,0058 | 0,0058 |
| Kerberos | 59 000 | 32.1 | 32.1 | 13-34 | ||||
| Hydre |
Danse chaotique des lunes de Pluton
La mécanique orbitale autour de Pluton est délicate. Charon règne sur la piste de danse. Pour chaque orbite complétée par Charon, Hydra n’a complété qu’environ un sixième de son orbite. Kerberos réalise environ un cinquième du travail. Nix représente environ un quart du total. Styx arrive à un tiers.
Ce n’est pas aléatoire. Le rapport des orbites d’Hydra, Kerberos, Nix et Styx est exactement de 6:5:4:3. Ces relations basées sur de petits entiers indiquent l’existence de résonances dynamiques stables. Cinq cadavres passent régulièrement. La gravité tire et pousse pour maintenir la régularité des rencontres. C’est un équilibre délicat.
Cependant, le domaine est en constante évolution. Pluton et Charon tournent autour l’un de l’autre, créant un paysage gravitationnel en constante évolution. Le résultat ? Chaos. Nyx et Hydra tournent de manière chaotique. Leurs pôles se retournent. Ce n’est pas une rotation régulière.
Contrairement à la plupart des lunes du système solaire, les quatre petites lunes de Pluton ne tournent pas de manière synchronisée. Leur période de rotation n’est pas fixée en fonction de leur période orbitale. Hydra tourne rapidement et effectue une rotation en seulement 0,4295 jours. Kerberos est lent et prend 5,31 jours pour se retourner une fois.
Découverte d’une planète par accident
Lorsque Pluton a été découverte, elle était connue comme la neuvième planète. Avec Uranus et Neptune, c’est la troisième planète découverte après l’ancien monde visible à l’œil nu. La logique semble raisonnable. Les astronomes émettent l’hypothèse de l’existence d’un neuvième objet depuis la fin du XIXe siècle.
Ils ont vu Uranus. Des perturbations importantes sont observées dans son mouvement orbital. Les calculs suggèrent que des objets plus éloignés provoquent des perturbations gravitationnelles. La recherche continue.
Ces confusions se sont révélées fausses. La masse de Pluton est trop petite. Sa gravité n’est pas suffisamment forte pour provoquer des perturbations suspectées dans l’orbite d’Uranus. Cette découverte était une étonnante coïncidence. Il ne s’agit pas d’une prédiction exacte d’une planète hypothétique, mais plutôt d’une observation minutieuse.
La chasse est menée par l’observatoire Lowell de Flagstaff, en Arizona. Le fondateur Percival Lowell est à l’origine de ce mouvement. Il a acquis une notoriété grâce à ses affirmations publiques selon lesquelles Mars possédait des canaux. Jusqu’à sa mort en 1916, les recherches se sont poursuivies malgré deux tentatives infructueuses pour retrouver la planète.
En 1929, une caméra astronomique spécialement conçue à cet effet fut introduite. Il capte la lumière du vaste ciel. Clyde Tombaugh, un jeune astronome amateur, a été engagé pour étudier le ciel.
Le 18 février 1930, il découvre Pluton. Moins d’un an s’était écoulé depuis le début des travaux. Il l’a trouvé en Gémeaux.
L’objet apparaît comme une faible « étoile » de magnitude 15. Il se déplace lentement sur un fond solide d’étoiles. Il faut 248 ans pour faire le tour du soleil.
Lowell et ses collègues ont prédit des objets plus grands et plus brillants. Ce que Tombaugh a trouvé était minime. Cependant, Pluton fut rapidement identifiée comme la neuvième planète attendue. Le symbole ♇ conçu à cet effet représente les deux premières lettres de Pluton et les initiales de Percival Lowell.
L’histoire de Charon n’a pas commencé avec un télescope ou un survol de la planète. Tout a commencé avec une photo floue prise à l’Observatoire naval américain de Flagstaff. L’emplacement est important. L’observatoire se trouve à moins de 6 kilomètres de l’endroit où Pluton a été découvert il y a plusieurs décennies, une courte distance qui a un grand poids historique.
James W. Christy et Robert S. Harrington sont les hommes derrière la caméra. Leurs objectifs étaient banals mais importants. De meilleures informations sur l’orbite de Pluton étaient nécessaires. Ils veulent de la précision. Ils recherchent de petits changements et de minuscules oscillations susceptibles de révéler des anomalies gravitationnelles ou des erreurs de mesure dans les modèles existants.
Au lieu de cela, ils trouvèrent un fantôme.
En 1978, Christie remarqua un phénomène étrange en examinant des plaques photographiques. Une image montre un léger renflement sur le bord de Pluton. Sur la deuxième photo, il y avait une bosse sur un côté. Ce n’est pas la faute du film. Ce ne sont pas des rayons cosmiques. C’était un compagnon.
Ce nouveau corps céleste, la Lune, était caché à la vue de tous. C’est petit. Il faisait sombre. Mais c’est là.
Pourquoi la mythologie compte moins que la mécanique
Nous connaissons la lune sous le nom de Charon, du nom du passeur qui transportait les âmes aux enfers. Ce mythe convient bien à un monde sombre et lointain. Cependant, ce mythe n’explique pas la physique.
Cette découverte a amené les astronomes à reconsidérer Pluton. Avant Charon, Pluton était considérée comme une planète naine solitaire, un point isolé dans la ceinture de Kuiper. Après Charon, elle fait désormais partie du système.
Pensez à la différence que cela fait.
Une fois que nous savons que la Lune existe, nous pouvons mesurer la masse du système. La densité peut être calculée. comprendre la dynamique. Sans Charon, la masse de Pluton ne serait qu’une supposition. Avec Charon, c’est devenu un calcul.
Son influence s’étend également à l’extérieur.
- La masse de Pluton a considérablement diminué.
- La densité suggère que la majeure partie de Pluton est constituée de glace et non de roche.
- La période orbitale de la paire a révélé une écluse de marée.
The Tidal Lock : une danse, pas une orbite
Voici la partie bizarre. Charon ne se contente pas d’orbiter autour de Pluton. Pluton ne tourne tout simplement pas. Fermé.
Ils sont étroitement liés les uns aux autres. Cela signifie que Charon restera au même endroit dans le ciel de Pluton. Pluton reste dans la même position dans le ciel de Charon. Il s’agit d’une relation binaire dans son vrai sens. La rotation des deux objets l’un par rapport à l’autre ne modifie pas leurs faces.
Si vous vous teniez à la surface de Pluton face à Charon, la lune serait fixée dans le ciel. Cela n’arrive jamais. Cela ne prendrait jamais. Il resterait simplement là, avec une présence constante.
Ce verrouillage se produit en raison de la gravité. Dans le passé, les forces de marée ralentissaient la rotation de Pluton jusqu’à ce qu’elle corresponde à la période orbitale de Charon. C’est un sort courant pour les lunes de notre système solaire, mais la voir aux confins du monde connu était différent. Cela rend le système externe plus intime. Plus connecté.
Pourquoi est-ce important maintenant ?
Vous vous demandez peut-être pourquoi un satellite découvert en 1978 est important aujourd’hui.
C’est important car Charon est la clé de Pluton.
Sans Charon, nous pourrions considérer Pluton comme une planète en faillite, une erreur cosmique. nous avons peut-être négligé
La famille cachée de #Pluton : comment les télescopes révèlent la véritable taille du système
Avant que nous ayons entendu parler de Charon, Pluton était un mystère enveloppé dans un brouillard de spéculation. Plus massif aussi. Cependant, ces deux chiffres ne peuvent pas être mesurés directement. Vous ne pouvez pas simplement peser un rocher flottant à 3,7 milliards de kilomètres. Vous devez le deviner. Et votre supposition était fausse.
Même sur la première image montrant Charon, ce n’est pas un ballon évident. C’était une bosse. Il y a un petit renflement sur un côté de Pluton. Cela montre deux choses. Ces objets sont très proches les uns des autres et très éloignés de la Terre. Et puis il y avait l’ambiance. L’atmosphère terrestre a tout obscurci. Déforme la lumière. Adoucit les bords tranchants.
Ce problème n’a été résolu qu’à la fin des années 1990.
Le télescope spatial Hubble est arrivé. Les instruments au sol sont équipés d’optiques adaptatives. Ces systèmes compensent les turbulences atmosphériques en temps réel. Soudain, le flou disparut. Pluton et Charon sont devenus des corps séparés. Pas deux bosses. Deux mondes.
Trouver le reste de l’équipe
Charon n’est pas le seul satellite. Mais trouver les autres demande une autre sorte de patience.
En 2005, une équipe de neuf astronomes a étudié l’obscurité. Ils utilisent des images de Hubble. Ils recherchent des objets mesurant jusqu’à 25 kilomètres de diamètre. Ils trouvèrent Hydra et Nix. petit. Minuscule. Difficile à attraper.
Mais ils ne se sont pas arrêtés à de nouvelles images. Ils fouillent profondément dans les données d’archives. En particulier, l’image Hubble de 2002 a été utilisée pour cartographier la surface. Il y avait deux autres objets, sombres mais clairement visibles. ils bougent. Celles-ci correspondent aux trajectoires orbitales calculées à partir des données de 2005. Confirmation.
Ce schéma s’est répété.
En 2011, six astronomes ont découvert Kerberos sur des images de Hubble. Ils vérifièrent à nouveau. Les marques sont visibles sur les photos de 2006 et 2010. C’est juste une petite tache. Mais ils sont là.
Ensuite, Styx était le suivant. Il a également été découvert par Hubble en 2012.
Nous savons actuellement que Pluton a cinq lunes. Charon. Hydre. Rien. Kerberos. Styx. Vous devez passer au crible le bruit pour trouver chaque signal.
D’où viennent-ils ?
La théorie qui prévalait avant Charon était farfelue.
Pluton est un satellite de Neptune. C’est comme ça que les gens pensent. Il s’était échappé. Comment? Une rencontre intime. poussée gravitationnelle qui a poussé Pluton hors du système Neptune. Il fournit l’orbite rétrograde de Triton.
La logique semble raisonnable. Pluton et Triton ont à peu près la même taille. Pluton tourne une fois tous les 6,4 jours. Triton met 5,9 jours pour terminer une orbite. Ce nombre est trop proche pour être ignoré.
Cependant, le calcul ne fonctionne pas.
La masse révisée de Pluton n’est que la moitié de celle de Triton. moitié. Il n’est pas assez lourd pour inverser l’orbite de Triton. Pas assez fort. La théorie de l’évasion est morte là-bas.
Ensuite, il y a la taille de Charon. Pluton a une lune proportionnellement énorme. Si Pluton a fui Neptune, pourquoi a-t-il emmené avec lui un si grand compagnon ? Cela rend un scénario d’évasion peu plausible.
Le modèle actuel est plus propre. Violent, mais plus propre.
Pluton et Charon se sont formés indépendamment dans la nébuleuse solaire. Un nuage gazeux qui s’est condensé dans notre système solaire. ils sont entrés en collision. Le Proto-Charon est entré en collision avec Pluton. La collision a créé un anneau de débris. Cet anneau s’est accumulé. La gravité attire la poussière. Charon était formé.
C’est la même histoire avec la lune terrestre. Un objet de la taille de Mars s’est écrasé sur la Terre. Les fragments formaient un anneau. La Lune s’est fusionnée.
Regardez la chimie. La Lune a une origine à haute température, elle manque donc d’éléments volatils. Il n’y a pas de méthane sur Charon. Pluton et Charon sont relativement denses. Cette collision explique les deux. La chaleur chassait les substances volatiles. La densité reste la même.
Origine des petits satellites
Qu’en est-il d’Hydra, Nyx, Kerberos et Styx ?
Certains astronomes pensent qu’ils sont nés indépendamment. Ils ont ensuite été capturés. Les origines sont différentes. différents types de camions.
Mais la mécanique orbitale dit le contraire.
Les quatre petits satellites ont des orbites coplanaires circulaires. Ils dansent sur le même plan. Ils ont une résonance dynamique commune. Il ne s’agit pas d’une capture aléatoire. C’est la famille.
L’impact de Charon a libéré suffisamment de débris pour former le reste. Matériau de son anneau accrété sur les trois lunes. Probablement plus. Il n’a tout simplement pas encore été trouvé.
Cela suggère quelque chose du début du système solaire.
Il y a environ 4,6 milliards d’années, la nébuleuse externe était bondée. Il y a beaucoup de corps glacés. Ils ont la même taille que Pluton et Charon. Ils n’étaient pas uniques. Ils sont construits à partir d’entités plus petites. Aujourd’hui, nous les appelons les noyaux des comètes.
Triton est probablement l’un de ces planétésimaux géants glacés. Capturé par Neptune au début de l’histoire. Chiron, en orbite entre Saturne et Uranus, en est un autre exemple. Le noyau d’une comète géante. Il s’agit d’une version plus petite de Phoebe, la lune de Saturne.
Nous recherchons des survivants. morceau. Vestiges de l’ère de la formation chaotique. Le système de Pluton n’est pas une anomalie. Ceci est un instantané de la structure du système solaire externe.
Nous apprenons encore à lire. Les faibles traces des anciennes données de Hubble nous rappellent que l’univers cache des détails jusqu’à ce que nous soyons prêts à les voir. Ou jusqu’à ce que vous construisiez les bons outils.
La ceinture de Kuiper et le nuage d’Oort
La plupart des planétésimaux glacés sont engloutis par les planètes géantes lors de leur formation. Mais ce n’est pas tout.
De nombreux objets sont restés. Ils deviennent des morceaux détachées de la ceinture de Kuiper. C’est le disque épais et plat derrière Neptune. Il suit le plan du système solaire. Plus précisément, il inclut la partie externe de l’orbite de Pluton.
Des milliards d’autres objets sont dispersés à l’extérieur. Cela s’est produit lors de la formation d’Uranus et de Neptune. Ils forment probablement le nuage d’Oort. Une énorme coquille sphérique. Il est situé à une distance d’environ 50 000 unités astronomiques.
Au début des années 1990, les astronomes ont découvert plus de 1 000 objets de la ceinture de Kuiper (KBO). La conclusion est claire. Pluton et Charon ne sont que des membres importants de cette ceinture. Des objets tels que Chiron et Triton, la lune de Neptune, pourraient provenir d’objets de la ceinture de Kuiper. Il en va de même pour de nombreuses autres lunes glacées.
Considérez les orbites. Certains objets de la ceinture de Kuiper ont des trajectoires très excentriques. Ils sont inclinés par rapport au plan du système solaire. Ils ont des caractéristiques communes avec Pluton. Résonance orbitale stable 3:2 avec Neptune. Les astronomes les appelaient Plutinos. Petits Pluton
Pourquoi le statut de la planète Pluton a-t-il changé
Avant que Pluton ne perde son titre de planète, il n’existait pas de définition stricte. Les astronomes ne se sont pas encore mis d’accord sur une masse minimale. ou rayon. ou mécanisme d’origine.
L’ancienne séparation était instinctive. Les grands corps célestes sont les planètes. Les astéroïdes et les comètes sont plus petits. La lune est différente. Cette approche fonctionne si les différences semblent significatives. Cela fonctionne lorsque les petits objets sont difficilement considérés comme des éléments de base pour les autres.
Il s’agit d’une vision précoce et fragmentée. Pensez aux aveugles et à l’éléphant. Chacun touche des parties différentes. Tout le monde reconnaît des objets différents.
Nous avons réalisé plus tard que le regroupement initial avait échoué. Les composants du système solaire doivent être reclassés. Nécessite des définitions complexes et interdépendantes.
Lorsque Pluton a été découverte pour la première fois, les astronomes pensaient qu’il s’agissait d’un vagabond solitaire. Ce sentiment d’isolement justifiait sa place au sein du Inner Solar System Club. Si elle était découverte plus tard et entourée d’objets dans la ceinture de Kuiper, personne ne l’appellerait une planète.
Pendant des décennies, la taille n’a pas d’importance. La composition de la glace n’a pas aidé. L’orbite étrange n’a pas aidé. Certains experts ne cessaient de remettre en question son statut. Puis vint le début du 21e siècle.
Eris change les calculs
Les astronomes ont commencé à découvrir d’autres objets de la ceinture de Kuiper. Les objets de la taille d’un Charon deviennent courants. Eris est venue là-bas.
Éris est légèrement plus grande que Pluton.
Soudain, Pluton n’était plus spécial. Ce n’était qu’un parmi tant d’autres. Les astronomes étaient confrontés à un choix. Ajoutez des planètes à la liste ou supprimez Pluton. L’Union Astronomique Internationale a choisi cette dernière voie en 2006. Elle a également créé une nouvelle catégorie : les planètes naines.
Cette catégorie comprend les gros objets ayant des origines et des orbites similaires. Pluton, Eris et Cérès ont reçu le label. Cérès est située dans la ceinture d’astéroïdes. Sa largeur est d’environ 940 kilomètres.
Définir les plutoïdes
Une autre mise à jour a été effectuée en juin 2008. L’Union astronomique internationale classe les planètes naines en plusieurs sous-catégories. Ils ont ajouté des « plutoïdes ».
Pluton est une planète naine plus éloignée du Soleil que Neptune. Il s’agit essentiellement d’un grand objet de la ceinture de Kuiper.
Pluton est un plutoïde. Eris est un plutoïde. Cérès est différent. Il vit dans la ceinture d’astéroïdes, trop proche du soleil.
Depuis, la liste s’est allongée de plus en plus. Makemake et Haumea ont rejoint le club. Ce sont toutes deux des planètes naines. Tous deux sont des plutoïdes.