New Horizons et Pluton

Avant d’aller plus loin, gardons les pieds sur Terre : par rapport à nous, où est Pluton ?

Voici un schéma du système solaire. La taille des objets est à l’échelle, pas les distances.

De gauche à droite, le Soleil, Mercure, Vénus, la Terre et Mars, puis Jupiter. Entre Mars et Jupiter, notez la ceinture d’astéroïde. Ensuite, Saturne, Uranus, Neptune, puis une seconde ceinture de petits objets, appelée ceinture de Kuiper. Ce sont les objets de cette ceinture de Kuiper qui nous intéressent, en particulier Pluton et Charon dans un premier temps. Voyez comme ils sont tout petits, plus petits que la Lune !

Un point que ce schéma loupe, c’est l’incroyable distance entre Pluton et nous. Regardez la ligne en bas à droite : les distances y sont à l’échelle. À gauche, le Soleil, et presque tout de suite Mercure, Vénus, la Terre et Mars. Ces quatre planètes, à l’échelle du système solaire, sont comme voisines, alors que Pluton est loin, mais loin ! Quarante fois plus loin du Soleil que nous. Bref, notre sonde va avoir du chemin à faire.

Pour parcourir cette distance, New Horizon va principalement compter sur les effets de fronde gravitationnelle, qui lui permet d’accélérer en passant à proximité de planète (Jupiter dans notre cas [1]). Le carburant servira aux manœuvres et non pas à accélérer.

New Horizon pèse une demi-tonne, ce qui comprend à la fois du carburant pour les manœuvres, le matériel pour communiquer avec la Terre, mais aussi bien sûr une trentaine de kilos de matériel scientifique [2]. On trouve en particulier plusieurs imageurs, qui permettent de voir dans les ondes radio, l’infrarouge, la lumière visible et les ultraviolets. Cela a permis de faire des photos de Pluton, mais aussi de déterminer son atmosphère et sa température.

Lancée en 2006, elle survole Jupiter en 2007, puis Pluton, sa destination principale en 2015 [3]. Enfin, depuis, elle analyse divers objets de la ceinture de Kuiper.

Pluton n’a pas été cherché par hasard, dès le début du XXe siècle, des perturbations dans l’orbite d’Uranus et Neptune laissent supposer qu’un objet assez gros orbite plus loin. Il s’avèrera dans les années 90 que ces perturbations n’existaient pas (elles ne pouvaient pas s’expliquer par un objet aussi que petit que Pluton), mais elles auront tout de même permis de lancer la course à la recherche d’objets transneptuniens (plus loin que Neptune), dont Pluton.

Pluton a été formellement découverte en 1930 (on l’a trouvé, rétroactivement, sur des photos plus anciennes), et ses cinq satellites (Charon, Hydre, Nix, Kerbéros et Styx) entre 1978 et 2011.

L’image qui a permis d’identifier Pluton en 1930, c’est ça :

On sait que c’est un petit objet, on connaît son orbite, le fait que cette orbite ne soit pas dans le même plan que les planètes du système solaire (elle est inclinée), on peut deviner deux-trois choses de plus. Mais la meilleure photo de Pluton avant 2015, c’est ça :

Heureusement, New Horizons arrive…

La surface

La surface de Pluton réserve quelques surprises. Premier constat, il y a des surfaces avec des cratères, et d’autres sans. Cela signifie que Pluton est géologiquement active, que ce soit par des volcans, de la tectonique des plaques, ou quelque chose. Comparez à la Lune, qui a des impacts d’astéroïde partout parce qu’elle est géologiquement inactive.

Que Pluton soit active est très étonnant. Habituellement, plus un objet est petit (et Pluton est petit), plus il se refroidit vite et devient vite inactif. Il y a des exceptions, comme les lunes de Jupiter, chauffées par des forces gravitationnelles, mais du côté de Pluton, la chose est encore inexpliquée. Et au passage, Charon, qui est encore plus petite, a aussi des surfaces géologiquement actives !

Avec de bonnes photos plutôt qu’une bouillie de pixels, on peut même observer des montagnes[1], probablement de glace, faisant plus de 3km de haut, à l’équateur de Pluton. Ces montagnes sont constituées de glace d’eau. Ces montagnes sont extrêmement jeunes (seulement âgées de 100 millions d’années), ce qui là encore confirme que la surface de Pluton est active. D’autres zones sont constituées d’autres types de glaces, par exemple de glace de méthane et azote aux pôles, tandis que les zones sombres ont moins de méthane.

Atmosphère

Pluton a une atmosphère, très fine[2]. Celle-ci vient de l’évaporation de sa surface (le méthane, l’azote, etc). Cependant, cette atmosphère est chassée par les vents solaires, comme cela à lieu sur Mars. Je ne vais pas rentrer dans le détail, car il y a un décalage de comportement, avec une atmosphère qui s’épaissit alors que Pluton s’est éloigné du Soleil depuis une décennie, alors qu’elle devrait plutôt se rétrécir. Il reste encore beaucoup de choses à apprendre, et la compréhension de l’atmosphère de Pluton n’en est qu’à ses débuts.

Pluton, Pluton, on parle beaucoup d’elle, mais on oublie trop souvent Charon ! D’abord, une image :

Charon est la plus grosse lune de Pluton. On retrouve une surface jeune et active, avec cette fois-ci des canyons très profonds, mais peu de montagnes. New Horizon n’a pas détecté d’atmosphère sur Charon.

Pluton fait 2400 km de diamètre (contre presque 13 000 km pour la Terre), et Charon environ 1200, ce qui en fait une grosse lune. D’autres lunes plus petites accompagnent notre duo : Hydre, Nix, Kerbéros et Styx de diamètre 45, 40, 12 et 6 km environ.

Les photos prises sont moins impressionnantes, mais rappelez-vous qu’on parle d’objets beaucoup plus petits.

D’autres petites lunes de moins de 5 km de diamètre existent peut-être.

Depuis, New Horizon poursuit son chemin, vers différent objet de la ceinture de Kuiper, en particulier l’astéroïde Arrokoth.

Depuis, trop loin d’objets observables, il est prévu d’observer des objets lointains, en laissant la sonde dériver. Elle peut théoriquement continuer à fonctionner jusqu’en 2032 (2050 en poussant les limites), mais cela n’est à priori pas prévu (et les coupes budgétaires à la NASA [1,2,3] n’aideront pas).