Les
astéroïdes
Le système
solaire n’est pas uniquement constitué de planètes et de satellites. Il
contient également une multitude de corps de dimension plus réduite, astéroïdes
et comètes, ainsi que des petites particules appelées météoroïdes.
Ce qui distingue
les deux premiers groupes n’est pas la taille, mais plutôt la distance au
Soleil et la composition. Les astéroïdes se trouvent à l’intérieur de l’orbite
de Jupiter et sont formés de roches, alors que les comètes se trouvent
généralement dans des régions beaucoup plus reculées et sont constituées de
glaces et de poussières.
L’astéroïde Ida et
son satellite Dactyl, photographiés en 1994 par la sonde Galileo d’une distance
de 10 870 kilomètres. Ida (à gauche) est membre de la ceinture d’astéroïdes
entre Mars et Jupiter. Ida a une dimension de 56 kilomètres et Dactyl de 1.5
kilomètre. Crédit : JPL/NASA
Les astéroïdes
En 1801,
l’astronome sicilien Guiseppe Piazzi découvrit un astre inconnu qui se
déplaçait dans le ciel et devait donc faire partie du système solaire. Il fut
rapidement établi que ce corps, aujourd’hui connu sous le nom de Cérès,
orbitait à une distance d’environ 2,8 unités astronomiques du Soleil, soit 410
millions de kilomètres, donc entre Mars et Jupiter.
Cette découverte
fut rapidement suivie d’autres : Pallas en 1802, Juno en 1804 et Vesta en 1807.
A partir de la deuxième partie du XIXe siècle, le nombre d’observations de
corps de ce type augmenta très rapidement. On en connaît maintenant des
milliers et les planétologues estiment qu’il en existe 100 000 suffisamment
brillants pour être un jour observés depuis la Terre.
Dans l’immense
majorité des cas, l’orbite des astéroïdes se trouve comprise entre celles de
Mars et de Jupiter, plus précisément entre 2 et 3,5 unités astronomiques, dans
ce que l’on a baptisé la ceinture d’astéroïdes.
La taille de ces
objets varie entre plusieurs centaines de kilomètres pour quelques spécimens
rares comme Cérès et une valeur de l’ordre du mètre (sous ce seuil on parlera
plutôt de météoroïde). Ce sont des corps de forme irrégulière constitués de
roches et de métaux comme les planètes telluriques.
L’origine des
astéroïdes : la résonance
La première
hypothèse quant à l’origine des astéroïdes fut l’explosion d’une planète située
entre Mars et Jupiter, dont ces petits corps serait le résidu. Cette idée a
cependant été abandonnée parce que la masse totale des astéroïdes ne
permettrait de reconstruire qu’une planète très petite, avec un diamètre d’à
peine la moitié de celui de la Lune.
Aujourd’hui les
planétologues pensent que les astéroïdes sont des corps qui n’ont pas réussi à
s’agglomérer pour former une planète à cause de l’influence de Jupiter.
Un indice en
faveur de cette théorie est la présence de trous dans la distribution des
orbites de la ceinture d’astéroïdes. En effet les orbites où la période de
révolution serait égale à une fraction simple de celle de Jupiter, par exemple
la moitié ou le tiers, sont vides.
Imaginez par
exemple un corps en orbite autour de Soleil avec une période moitié de celle de
Jupiter. A chaque fois que la planète fait deux tours, elle se retrouve entre
le Soleil et Jupiter dans une configuration complètement identique.
L’attraction gravitationnelle de la planète géante va donc agir avec la même
force et surtout dans la même direction. C’est cette répétition et cette
accumulation d’effets exactement identiques qui finit par avoir une influence
conséquente sur l’objet : un changement de trajectoire et de période de
révolution.
Un tel phénomène
ne peut se produire que s’il y a accumulation régulière d’une force identique
pendant une très longue période, donc si la période de l’objet et celle de
Jupiter sont dans un rapport simple, par exemple la moitié. C’est ce phénomène,
appelé la résonance, qui explique les trous dans la distribution actuelle des
orbites d’astéroïdes.
C’est le
phénomène de résonance qui est probablement responsable de l’absence d’une
cinquième planète tellurique entre Mars et Jupiter. En effet, les planètes se
sont formées il y a 4,6 milliards d’années, par l’agglomération de poussières
en petits corps appelés planétésimaux, qui se sont
eux-mêmes regroupés pour former des corps massifs.
Au niveau de la
future ceinture d’astéroïdes, une grande partie des planétésimaux était en
résonance avec Jupiter, la planète la plus massive du système solaire, et a
donc fini par être expulsés de cette zone. Ceci explique qu’il n’y a pas de
cinquième planète tellurique, mais uniquement une multitude de petits corps
dont la masse totale est relativement faible.
La planète naine
Cérès observée par le télescope Hubble en 2004. Cérès était classée comme
astéroïde jusqu’en 2006, mais a été élevée au rang de planète naine car elle
est suffisamment massive pour que sa gravité lui donne une forme sphérique.
Crédit : NASA/ESA/J.
Parker (Southwest Research Institute)
Hors de la
ceinture
Si la grande
majorité des astéroïdes habite la ceinture entre Mars et Jupiter, il y a
quelques exceptions notables. Certains visitent parfois les régions situées à
l’intérieur de l’orbite de Mars (le groupe d’astéroïdes Amor) ou de celle de la
Terre (le groupe Apollo). Certains résident en permanence à l’intérieur de
l’orbite terrestre (le groupe Aten).
A l’opposé, il
existe des astéroïdes qui passent le plus clair de leur temps au-delà de
Saturne, comme par exemple Chiron. On trouve également des astéroïdes, appelés
les planètes troyennes, qui suivent la même orbite que Jupiter, mais en avance
ou en retard de 60 degrés par rapport à la planète (sur les points de Lagrange).
Une cinquantaine de planètes troyennes a été observée mais il y en a
probablement beaucoup plus.
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