Le débat actuel autour de Pluton met en lumière les difficultés liées à la définition du concept de «planète». L’Union astronomique internationale (UAI) définit une planète comme un corps céleste orbitant autour du Soleil, de forme quasi sphérique et ayant largement débarrassé son environnement orbital des débris spatiaux. Mais même ces critères ne font pas l’unanimité.
La Terre et même Jupiter, malgré leur taille imposante, n’ont pas encore dégagé leur orbite de nombreux astéroïdes. De plus, il existe de petits corps sphériques en orbite autour du Soleil qui ne sont pas considérés comme des planètes, comme Cérès.
Le déclassement de Pluton au rang de planète soulève des questions fondamentales quant à la définition même d’un objet du système solaire, voire de l’espace. Il démontre que la science peine parfois à classer les objets dans des catégories simplistes. En effet, si la définition d’une planète est à nouveau élargie, il deviendra difficile d’évaluer les nombreux objets non sphériques orbitant autour de notre Soleil. Cela pourrait même remettre en question l’existence de la ceinture d’astéroïdes, cette vaste bande de petits objets située entre Mars et Jupiter. Et que se passerait-il si une planète se désintégrait?
Pourtant, bien que le débat sur Pluton ait débuté il y a près de vingt ans, nombreux sont ceux qui ne comprennent toujours pas toute cette agitation ni pourquoi Pluton a été déclassée de son statut de planète. Cependant, la transformation du Système solaire, passé de neuf à huit planètes (du moins selon la définition standard de l’UAI), fut un long processus et illustre parfaitement l’une des plus grandes forces de la science : sa capacité à modifier des définitions apparemment immuables à la lumière de nouvelles données.
Le mot «planète» remonte à l’Antiquité et vient du grec «planetes», qui signifie «étoile errante». Les cinq planètes classiques — Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne — sont visibles à l’œil nu, et leurs mouvements dans le ciel suivent des trajectoires particulières par rapport aux étoiles d’arrière-plan plus lointaines. Depuis l’invention des télescopes, les astronomes ont découvert deux nouvelles planètes, Uranus et Neptune, trop peu lumineuses pour être observées à l’œil nu.
Taille de Pluton (en bas à gauche) comparée à celle de la Lune et de la Terre. Tom Reding, CC BY-SA
Lors de la découverte de Cérès, aujourd’hui considérée comme une planète naine, les astronomes l’ont d’abord perçue comme une planète à part entière. Cependant, cette opinion a évolué à mesure que des mesures ultérieures révélaient sa taille inférieure à celle des autres planètes observées à l’époque. Cérès a finalement été classée parmi les astéroïdes, un groupe de corps rocheux dont on sait aujourd’hui qu’il existe des centaines de milliers d’individus rien que dans la ceinture d’astéroïdes.
Pluton a été découverte et classée comme planète en 1930 (l’UAI a été fondée en 1919) lorsque l’astronome Clyde Tombaugh, de l’observatoire Lowell en Arizona, a remarqué, en comparant des photographies du ciel prises lors de différentes nuits, un minuscule point se déplaçant par rapport aux étoiles. Cependant, ce nouveau candidat au Système solaire a immédiatement été perçu comme une anomalie. Son orbite est si excentrique – c’est-à-dire très éloignée de la circularité – qu’elle passe plus près du Soleil que Neptune pendant 20 ans de son voyage de 248 ans. De plus, elle est inclinée par rapport à l’écliptique, le plan dans lequel orbitent les autres planètes du Système solaire.
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En 1992, des scientifiques ont découvert le premier objet de la ceinture de Kuiper, 1992 QB1, un petit corps orbitant près de Pluton et au-delà de Neptune. De nombreux autres objets similaires ont rapidement été découverts, révélant une ceinture de petits mondes glacés semblable à la ceinture d’astéroïdes située entre Mars et Jupiter. Pluton est resté le maître de cette région, mais en juillet 2005, des astronomes ont découvert le corps lointain Éris, que l’on pensait initialement encore plus grand que Pluton.
Les chercheurs ont été contraints de se poser les questions suivantes: si Pluton est une planète, Éris l’est-elle aussi? Qu’en est-il des autres objets glacés de la ceinture de Kuiper ou des objets plus petits de la ceinture d’astéroïdes? Où se situe précisément la limite entre un corps céleste et une planète? Un terme qui paraissait simple et évident s’est soudain révélé étrangement complexe.
Un débat animé s’en est suivi, donnant lieu à de nombreuses nouvelles propositions pour définir la planète.
Vers la fin de la conférence de Prague, les 424 astronomes restants votèrent la création de trois nouvelles catégories pour les objets du Système solaire. Désormais, seules les planètes de Mercure à Neptune seraient considérées comme des planètes. Pluton et les objets similaires – des corps sphériques partageant des orbites avec d’autres objets – furent appelés planètes naines. Tous les autres objets orbitant autour du Soleil seraient désignés comme petits corps du Système solaire.
La sonde New Horizons a marqué un tournant majeur dans le débat sur la nature planétaire de Pluton. Son survol rapide a révélé que ce monde est bien plus dynamique qu’on ne l’imaginait. Hautes montagnes, cratères criblés de trous et traces de liquide à sa surface indiquent que Pluton a subi d’importantes transformations géologiques depuis sa formation. Pour cette seule raison, certains scientifiques estiment que Pluton devrait être considérée comme une planète: c’est un lieu dynamique, et non une planète statique dont la surface ne serait perturbée que par des impacts de micrométéorites.
Les images de Charon, lune de Pluton, révèlent une position très dynamique, notamment une calotte rouge à son pôle, dont l’aspect semble se modifier au gré des lentes variations saisonnières dans ces régions si reculées du système solaire. Fait remarquable, Pluton possède plusieurs lunes, contrairement aux deux planètes connues, Mercure et Vénus. De nombreux astéroïdes et planètes naines ont également des lunes, ce qui complique encore davantage l’identification des planètes.
Le survol de Pluton par la mission New Horizons de la NASA en 2015 a révélé aux scientifiques que l’activité géologique y est bien plus complexe qu’ils ne l’imaginaient. NASA/JHUAPL/SwRI
De nombreux citoyens partagent des opinions similaires. En 2014, peu avant le survol, des experts du Centre d’astrophysique Harvard-Smithsonian (CfA) de Cambridge, dans le Massachusetts, ont débattu des différentes définitions du terme « planète ». L’historien des sciences Owen Gingerich, qui présidait le comité de définition planétaire de l’UAI, a soutenu que « le terme “planète” est culturellement construit et évolue avec le temps ». Cependant, la grande majorité des personnes ayant suivi le débat du CfA ont opté pour la définition de l’autre participant, celle qui réintégrerait Pluton parmi les planètes.
Des systèmes de classification alternatifs continuent d’émerger. Une proposition de 2017 définissait une planète comme «un objet sphérique dans l’espace, plus petit qu’une étoile». Pluton serait ainsi de nouveau considérée comme une planète, mais la même définition s’appliquerait à la Lune et à de nombreux autres satellites du système solaire, portant le nombre total de planètes officiellement reconnues à 110.
À ce jour, plus de 5 000 exoplanètes, ou planètes situées en dehors de notre système solaire, ont été découvertes, représentant une immense diversité de mondes. Des «super-Terres» de taille intermédiaire entre la Terre et Uranus aux «Jupiters chauds» orbitant près de leur étoile, en passant par des planètes de toutes tailles, les types d’environnements planétaires à prendre en compte évoluent rapidement.
Cette diversité de scénarios de formation planétaire démontre que chaque système solaire peut posséder un environnement unique. S’il est généralement vrai que les étoiles peuvent former des planètes à partir de l’effondrement des gaz et des poussières environnantes, les processus dynamiques qui régissent la formation planétaire sont en réalité bien plus complexes. Par exemple, plusieurs étoiles sont-elles impliquées? Quelle quantité de poussière est disponible? Un trou noir ou une supernova absorbe-t-il les précieuses poussières et gaz nécessaires à la croissance planétaire ?
Pluton, vue par la sonde New Horizons lors de son survol de la planète le 14 juillet 2015, à une distance de 35 445 kilomètres (22 025 miles). NASA/Laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins/Institut de recherche du Sud-Ouest/Alex Parker
Même si certaines planètes ont la chance de se former, leurs interactions entre elles durant les premières phases de leur formation restent mal comprises. Lors de ces interactions, leur gravité mutuelle les rapproche et les éloigne de leur étoile, et peut même, dans certains cas, les éjecter du système solaire.
Tout ceci laisse penser que notre définition de planète devrait être nuancée afin de prendre en compte la diversité des scénarios de formation planétaire. Les planètes pourraient être confinées à des conditions de formation spécifiques ou à des zones géographiques particulières. Une chose est sûre : à mesure que de nouvelles données s’accumulent, la question de la planétarité et le débat suscité par Pluton se poursuivront encore longtemps.
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La plus grande confusion provient des sous-types d’objets non planétaires. Si un objet est suffisamment massif pour avoir une forme sphérique mais ne se trouve pas hors de son orbite, comme Pluton ou Cérès, on l’appelle une planète naine. Les astronomes utilisent souvent le terme «naine» pour désigner des versions plus petites du même type, comme les étoiles naines et les galaxies naines. Mais les étoiles naines restent des étoiles et les galaxies naines restent des galaxies, elles sont simplement plus petites. Les planètes naines sont différentes: ce ne sont assurément pas des planètes.
Si un objet est trop petit pour avoir une forme sphérique, il est classé comme «petit corps du système solaire». Les astéroïdes ne sont pas officiellement définis comme tels, mais les astronomes utilisent couramment ce terme pour désigner les petits corps du système solaire situés dans le système solaire interne. Les comètes sont également considérées comme de petits corps du système solaire.
Cette image de Pluton a été prise après le survol de la planète naine par la sonde New Horizons le 14 juillet 2015, à une distance de 80 000 kilomètres (50 000 miles). NASA
Viennent ensuite les «planètes mineures», qui comprennent les planètes naines et tous les petits corps du système solaire qui ne sont pas des comètes. Les plutoïdes — planètes naines situées au-delà de l’orbite de Pluton — et les objets transneptuniens, qui incluent les planètes plutoïdes et d’autres petits corps du système solaire orbitant au-delà de l’orbite de Neptune.
Pluton est un peu une solitaire. Cette planète naine n’est plus considérée comme une planète ordinaire: son orbite ne se situe pas dans le même plan que celle des huit planètes du système solaire; son orbite est très elliptique et fortement inclinée.
En réalité, son orbite ressemble beaucoup plus à celle de ses voisins de la ceinture de Kuiper, cette région en forme de tore située au-delà de Neptune qui abrite également d’autres planètes naines comme Makémaké et Éris, ainsi que des millions d’objets glacés. Mais même comparée aux autres objets de la ceinture de Kuiper, l’orbite de Pluton est assez inhabituelle, rapporte Live Science.
Commençons par comparer Pluton à la Terre et aux autres planètes du système solaire. L’excentricité orbitale de cette planète naine (son écart par rapport à un cercle parfait) est de 0,25. À titre de comparaison, l’excentricité orbitale de la Terre est de 0,0167, ce qui la rend quasi circulaire. Les excentricités de Saturne et de Mars sont respectivement de 0,054 et 0,093. L’orbite de Pluton est inclinée de 17,4 degrés, contre 1,5 degré pour la Terre et environ 2 degrés pour Mercure.
Les scientifiques pensent que la migration de Neptune, due aux interactions gravitationnelles avec ses voisines géantes, contribue à expliquer l’orbite de Pluton. À un certain moment, les planètes ont migré, et Pluton s’est retrouvée sur cette orbite car l’orbite de Neptune s’est déplacée vers l’extérieur… attirant Pluton dans cette résonance, qui se produit lorsque la gravité des corps en orbite s’influence périodiquement l’une l’autre lorsqu’ils se rapprochent.
Malgré son orbite particulière, Pluton est sous l’influence de Neptune. Durant 20 ans de son orbite de 248 ans, Pluton se trouve à l’intérieur de l’orbite de Neptune. Les deux planètes sont en résonance orbitale 3:2 : Pluton effectue deux orbites pour trois orbites de Neptune.
Comparée aux huit planètes du système solaire, l’orbite étrange de Pluton est tout simplement hors normes, selon la NASA.
L’orbite de Pluton présente un autre aspect étrange. Lorsque la planète naine atteint son périhélie (son point le plus proche du Soleil), elle se situe toujours au-dessus du plan planétaire. En général, les planètes et les autres planètes naines oscillent au-dessus et en dessous de ce plan au fil du temps, ce que Pluton ne fait jamais, d’après les simulations. Ceci est dû à l’interaction entre Pluton, Jupiter et Uranus, qui empêche sa trajectoire de sombrer dans le chaos.
Cependant, Pluton n’est pas la seule planète à posséder une orbite aussi singulière. Par exemple, la planète naine Éris a une excentricité de 0,45 et une inclinaison d’environ 43 degrés. Son orbite est donc bien plus extrême.
Nous avons encore beaucoup à apprendre sur la manière et la rapidité avec lesquelles les planètes ont migré. Et l’environnement cosmique de Pluton, la ceinture de Kuiper, recèle probablement encore plus de mystères.
La ceinture de Kuiper renferme davantage de paysages sur des objets de 100 kilomètres (ou environ 60 miles) de diamètre et plus grands que toutes les surfaces solides du reste du système solaire réunies. C’est un domaine d’exploration extrêmement prometteur.
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