Salut les Inphinautes !
Aujourd’hui, nous allons faire un tour dans l’espace, à la visite de notre système solaire. En d’autres termes, nous allons faire le tour des objets sur lesquels le soleil a une influence gravitationnelle. Alors préparez-vous, on va décoller !
Vue d’ensemble
Il aura fallu des siècles pour comprendre la mécanique céleste qui gouverne notre voisinage cosmique proche. Il aura aussi fallu en passer par de nombreux modèles… des modèles géocentriques, qui placent la Terre au centre de l’univers, comme chez Aristote ou Ptolémée, aux modèles plus tardifs et de plus en plus justes de Tycho Brahe, Copernic ou encore Kepler ; notre vision du système solaire a lentement évolué jusqu’à la compréhension que nous en avons aujourd’hui.
Une étoile, huit planètes, des centaines de satellites naturels, deux ceintures d’astéroïdes, des comètes… 4,7 milliards d’années ont façonné notre environnement cosmique et nous allons voyager ensemble à travers ces objets et découvrir ce qu’ils ont à nous apprendre sur nos origines et sur l’infini.
Le Soleil
Notre étoile est une naine jaune qui représente à elle seule 99 % de la masse de notre Système solaire, au centre duquel elle trône. Comme toute étoile, c’est une boule de plasma d’hydrogène et d’hélium. Ce plasma en fusion thermonucléaire s’échappe vers l’espace, mais la force de gravitation équilibre cette fuite en maintenant la matière en une sphère stable. C’est en partie grâce à cette stabilité que la vie est possible sur Terre.
Ainsi le Soleil semble siéger sur son trône royal, régnant sur sa progéniture, les planètes qui tournent autour de lui.
Copernic
C’est également une source d’énergie et de chaleur – deux autres éléments nécessaires à la vie sur Terre. Il se situe à 150 millions de km de la Terre, ou simplement 1 UA – unité astronomique, soit la distance moyenne Terre-Soleil – et sa lumière met 8mn20 à nous parvenir.
Mercure
La première, Mercure, est une planète dite inférieure – tout comme Vénus, car elles sont situées entre la Terre et le soleil – et fait partie des planètes rocheuses. Elle se trouve à 0,39 UA du soleil et ressemble beaucoup à notre Lune, son sol étant lui aussi creusé de nombreux cratères.
D’un diamètre de 4880 km – soit un peu plus d’un tiers de celui de la Terre – elle est la plus petite planète de notre Système solaire.
Elle effectue une révolution complète autour du soleil en 88 jours terrestres. Elle effectue 3 rotations sur elle-même pour 2 de ces révolutions. Les « jours » mercuriens sont donc particulièrement longs.
Les températures en surface connaissent alors un contraste saisissant entre jour et nuit : jusqu’à 430°C pour la face exposée au soleil contre -180°C pour celle cachée !
Plusieurs missions s’y sont déjà rendues depuis 1974 – Mariner 10 et Messenger – et on peut noter la mission BepiColombo qui est en route depuis 2021 pour en approfondir l’étude.
Vénus
I’m your Venus
I’m your fire
Bananarama
Souvent visible vers l’ouest au coucher du Soleil, ou vers l’est au lever du Soleil, cette planète rocheuse, surnommée l’étoile du Berger, est – après la Lune – l’objet le plus brillant du ciel nocturne.
Si Bananarama associait Vénus au feu dans leur reprise des Shocking Blue, en 1988, ce n’est peut-être pas un hasard. En effet, Vénus est la planète la plus chaude de notre Système solaire avec une température de surface moyenne de 465°C ! Cela peut d’ailleurs paraitre assez contre intuitif… On pourrait s’attendre à ce que ce palmarès revienne à Mercure, plus proche du Soleil. Mais Mercure est dénuée d’atmosphère, Vénus elle en possède une très dense, composée majoritairement de dioxyde de carbone qui provoque alors un effet de serre Massif.
On peut dire que sur Vénus, il n’y a qu’une seule saison : Un été cruel !
Ce n’est d’ailleurs pas le seul fait troublant avec Vénus : sa rotation aussi est inhabituelle. Vénus est la seule planète de notre système solaire à tourner sur elle-même « à l’envers« . Le soleil s’y lève donc à l’ouest et s’y couche à l’est. On appelle cela une rotation rétrograde.
Située à 108 millions de km, soit environ 0,7 UA, Vénus effectue une révolution autour du Soleil en 225 jours terrestres, et un tour sur elle-même en 243 jours terrestres.
Deux missions vont y partir : EnVision (ESA) et Veritas (NASA) pour étudier son activité volcanique et son passé potentiellement habitable.
La Terre
La troisième planète du Système solaire peut nous paraître assez familière. En effet, il s’agit de notre Terre. Une planète tellurique – synonyme de planète rocheuse – de 12 742 km de diamètre située à 1 UA du Soleil… évidemment !
Son atmosphère, composée à 80% d’azote et 20% d’oxygène, est une de ses plus remarquables caractéristiques : elle permet l’apparition de la vie telle que nous la connaissons en régulant le climat, en permettant la présence d’eau liquide et en protégeant la surface des radiations solaires.
Elle est également dotée d’un champ magnétique qui dévie les particules chargées des vents solaires, créant ainsi de belles aurores polaires quand ces particules interagissent avec la magnétosphère.
Pour ce qui est de sa structure interne, la Terre est composée d’un noyau métallique – qui génère son champ magnétique – d’un manteau semi-solide riche en silicates et d’une croûte qui n’est autre que la surface rocheuse de notre planète.
Son satellite naturel, la Lune, va considérablement influencer son comportement astronomique, créant par exemple les marées hautes ou basses, ou en stabilisant son inclinaison, rendant possible le cycle des saisons.
La formation de notre Lune résulterait de la collision entre notre Terre et un autre corps céleste : Théia, qui se serait alors fragmenté, s’agglomérant en partie à la Terre, et créant d’autre part la Lune il y a 4,5 milliards d’années.
Mars
Première planète extérieure et dernière planète rocheuse, la planète rouge est sans aucun doute la planète la plus étudiée du Système solaire ! Située à 1,5 UA du Soleil, Mars a un diamètre presque 2 fois plus petit que celui de la Terre (6779 km) et une masse 10 fois moins importante. Son atmosphère est très fine et majoritairement composée de dioxyde de carbone.
Ses jours de 24,6 heures sont proches des nôtres, mais ses années sont presque deux fois plus longues que les années terrestres : 687 jours !
Mars est un désert froid, avec une température moyenne de surface de -60°C, et même des minimums à -125°C au niveau de ses pôles.
Si elle a pu connaître autrefois de l’eau à l’état liquide – et donc potentiellement de la vie – il n’en est plus rien. On peut en revanche encore y trouver de la glace, notamment au niveau des pôles.
Des rovers comme Spirit, Opportunity, Curiosity et Perseverance ont exploré sa surface pour collecter des données géologiques et climatiques. Dans le futur, plus que des missions, c’est une colonisation qui est projetée par des entreprises comme SpaceX. Toutefois – et heureusement – l’aboutissement d’un tel projet relève, pour le moment, de la science-fiction.
Phobos et Deimos – peur et terreur en grec – sont les satellites naturels de Mars. Ces lunes irrégulières sont très probablement des astéroïdes « attrapés » par la gravité de Mars qui les aura « sortis » de la ceinture d’astéroïdes avoisinante.
Phobos a un diamètre d’environ 22 km et orbite à 6000 km de Mars.
Deimos, plus modeste, a un diamètre de 12 km et orbite bien plus loin, à 23 500 km de Mars.
La ceinture d’astéroïdes
Vestiges du disque protoplanétaire qui a formé notre Système solaire, la ceinture d’astéroïdes se situe entre Mars et Jupiter, à un peu plus de 2 UA du Soleil. C’est probablement l’influence gravitationnelle de Jupiter qui a empêché ces corps de s’agréger en une planète.
Principalement composés de silicates et de métaux, on trouve des astéroïdes de différentes tailles. De simples grains de poussière à de grands astéroïdes comme Cérès – qui est également une planète naine de 940 km de diamètre – Vesta, Pallas ou encore Hygie.
Jupiter
Plus grande planète du système solaire, avec ses presque 140 000 km de diamètre, Jupiter est 11 fois plus grande que la Terre. À elle seule, Jupiter représente 70% de la masse totale des planètes du système solaire. C’est la première planète gazeuse, composée principalement d’hydrogène et d’hélium.
L’atmosphère jovienne est caractérisée par des bandes nuageuses et des tempêtes cycloniques. La plus connue de ces tempêtes est la grande tache rouge, une tempête persistante, probablement déjà documentée en 1665 par Giovanni Cassini, et plus vraisemblablement décrite en 1831 par Schwabe. Si elle mesurait 40 000 km à cette époque, elle n’en fait plus « que » 16 000 km.
Jupiter, c’est aussi un système d’anneaux – bien que moins connus que ceux de Saturne – et de 92 lunes. Parmi ces lunes, on peut citer les quatre plus connues :
Io, qui est la lune la plus volcanique de Jupiter.
Europe, une bonne candidate à l’hébergement d’une forme de vie, puisqu’elle pourrait en effet abriter un océan souterrain.
Ganymède, la plus grande lune du Système solaire, même plus grande que la planète Mercure !
Callisto, formée d’un mélange de roche et de glace, elle est criblée de cratères qui la font un peu ressembler à notre lune.
Saturne
Deuxième géante gazeuse, d’un diamètre à peine plus modeste que celui de Jupiter avec un peu plus de 120 000 km. Elle est 95 fois plus massive que la Terre avec pourtant, une densité inférieure à celle de l’eau. Une journée saturnienne dure seulement une dizaine d’heures, en revanche, une révolution complète se fait en 29 ans et demi.
Ce qui rend Saturne si reconnaissable, ce sont bien sûr ses anneaux. De minuscules grains de poussière jusqu’à d’immenses blocs de glace qui s’étendent sur des centaines de milliers de kilomètres pour une épaisseur de seulement quelques mètres !
Saturne, c’est également 145 lunes connues – pour le moment – parmi lesquelles on peut citer les trois plus connues :
Titan, qui est la plus grande lune de Saturne, et la seule lune de notre Système solaire avec une atmosphère dense. Titan abrite des lacs et des rivières d’hydrocarbures liquides.
Encelade, une lune glacée qui éjecte des panaches de vapeur d’eau dans l’espace, laissant imaginer qu’elle abrite de l’eau à l’état liquide.
Mimas, qui ressemble à s’y méprendre à « l’Étoile de la Mort » de Star Wars !
Uranus
Découverte en 1781 par l’astronome – et compositeur ! – William Herschel, dont on parlera bientôt, Uranus est la troisième planète gazeuse. D’un diamètre de 50 000 km, elle est composée principalement d’hydrogène, d’hélium et aussi de méthane, qui lui donne sa teinte bleuâtre.
Particularité unique d’Uranus : Son axe de rotation est incliné de 98° ! On a donc l’impression qu’Uranus roule sur son orbite. Uranus est également la planète la plus froide du Système solaire avec des températures pouvant atteindre les -224°C, lui valant le titre de géante de glace, comme Neptune.
On peut voir sur l’image du James Webb Space Telescope qu’Uranus est également dotée d’un système d’anneaux. Découverts en 1977, on pense que ces anneaux sont constitués de fragments de lunes.
À propos de lunes, 27 satellites naturels gravitent autour d’elle. On peut citer parmi eux : Oberon, Umbriel, Ariel ou Miranda… des noms issus des œuvres de Pope ou de Shakespeare.
Neptune
Dernière planète du Système solaire, c’est Urbain le Verrier qui la découvre en 1846, non pas par l’observation… mais par le calcul ! Il observe effectivement des anomalies sur l’orbite d’Uranus et prédit la position de Neptune. Sa présence sera confirmée dans la nuit du 23 au 24 septembre 1846, à l’observatoire de Berlin par Johann Galle et son étudiant, Heinrich Louis d’Arrest, le tout au grand dam de John Couch Adams, rival de le Verrier, qui avait effectué les mêmes calculs, mais avec une précision moindre (une vingtaine de degrés d’incertitude). Bon joueur, il reconnaîtra et saluera le travail d’Urbain le Verrier.
« M. Le Verrier a aperçu le nouvel astre sans avoir besoin de jeter un seul regard vers le ciel ; il l’a vu au bout de sa plume »
Arago
Neptune ressemble à Uranus sur certains points. Elle est également une géante de glace dont la température moyenne est d’environ -214° C. Une taille également similaire avec un diamètre d’environ 50 000 km. Neptune est aussi constituée d’hydrogène, d’hélium et de méthane qui lui donne également une teinte bleue, mais un bleu plus profond qu’Uranus, car la concentration et l’atmosphère ne sont pas tout à fait les mêmes.
La durée de révolution d’une planète étant fonction du rayon de son orbite, la révolution de Neptune est la plus longue du Système solaire et dure environ 165 années terrestres, pour une journée de 16 heures.
Neptune connaît des vents parmi les plus rapides et les plus violents du système solaire, atteignant des vitesses de 2000 km/h. On y observe également des tempêtes gigantesques, comme la Grande Tache Sombre, un équivalent de la Grande Tache Rouge de Jupiter, bien que celle de Neptune soit plus éphémère.
Neptune possède au moins 14 lunes connues, dont la plus grande est Triton. Triton est un cas unique parmi les lunes géantes du système solaire, car elle orbite en sens rétrograde, ce qui implique qu’elle pourrait avoir été capturée par la gravité de Neptune.
Une planète 9 ?
En 2016, certaines anomalies ont été observées dans les orbites de certains objets transneptuniens, et l’astronome Mike Brown (Caltech) – à qui l’on doit la découverte de bon nombre de ces objets – a alors prédit l’existence d’une hypothétique 9ème planète. D’après ses calculs, celle-ci serait très massive (5 à 10 fois la masse terrestre) et d’une composition similaire à Uranus ou Neptune.
Très éloignée et très peu lumineuse, si elle existe, il serait très compliqué de la localiser, d’autant que son orbite est immense et incertaine.
Pour d’autres astronomes, plus sceptiques, ces anomalies peuvent être expliquées par des biais d’observation, ou des interactions gravitationnelles cumulatives dues au grand nombre d’objets avoisinants.
En tout cas, si elle existait, elle remettrait en question les modèles traditionnels de formation planétaire.
La ceinture de Kuiper
Au-delà de l’orbite de Neptune, entre 30 et 50 UA, on retrouve des milliards d’objets glacés, faits d’eau, d’ammoniac ou de méthane, qui constituent la ceinture de Kuiper. Parmi ces objets, on trouve la planète naine Pluton, qui a perdu son titre de planète en 2006, son satellite Charon, mais aussi Eris, Makémaké ou encore Haumea.
Cette ceinture d’astéroïdes « secondaire » est, comme la ceinture primaire, une relique du disque protoplanétaire à l’origine de notre Système solaire.
Parfois, une collision ou une légère perturbation gravitationnelle de Neptune peut dévier un objet de la ceinture de Kuiper. Son orbite se modifie, et l’objet peut se diriger vers le Soleil, dont la chaleur va faire fondre la glace, formant alors une chevelure et une queue : L’objet devient alors une comète.
La plus connue provenant de la ceinture de Kuiper est la comète de Halley, qui revient tous les 76 ans.
Comme toutes les comètes issues de cette ceinture, elle est une comète dite « à courte période », c’est-à-dire avec une révolution inférieure à 200 ans.
Le Nuage de Oort
D’autres comètes, à période longue cette fois, viennent, elles, de beaucoup plus loin. Une sphère située entre 2000 et 100 000 UA du Soleil, appelée « Nuage de Oort« , et constituée de comètes glacées aux périodes beaucoup plus longues que celle de la ceinture de Kuiper.
Ce nuage est la limite extérieure de notre Système solaire.
Retour sur Terre
Ce n’est pas William Herschel qui me contredirait si je disais que notre Système solaire est bien plus que la suite d’objets célestes que je viens d’énumérer, et que c’est une symphonie cosmique où chaque planète, chaque lune, chaque astéroïde joue une note sur son orbite, ou devrais-je dire, sa portée…
Face à ces distances et ces ordres de temps, on peut se sentir encore une fois très petits face à l’infini de l’espace, mais également incroyablement chanceux de pouvoir admirer tout ceci, et de pouvoir essayer de le comprendre.
Alors à bientôt les Inphinautes.
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