Pluton, dont la désignation officielle est (134340), Pluton est la seconde planète naine du système solaire par la taille. Elle orbite autour du Soleil à une distance variant entre 29 et 49 unités astronomiques et appartient à la ceinture de Kuiper, il s'agit du premier objet transneptunien à avoir été découvert.

Depuis sa découverte par Clyde Tombaugh en 1930, Pluton était considérée comme la neuvième planète du système solaire. À la fin du XXè siècle et au début du XXIè siècle, de plus en plus d'objets similaires furent découvert dans le système solaire externe, en particulier (136199) éris, légèrement plus grand que Pluton. Cette évolution amena l'union astronomique internationale (UAI) à redéfinir la notion de planète en août 2006. Cérès, Pluton et éris étant depuis cette date, classées comme des planètes naines. L'UAI a également décidé de faire de Pluton le prototype d'une nouvelle catégorie d'objet transneptunien. De fait, le système solaire, qui comptait neuf planètes depuis 1930, n'en contient officiellement plus que huit depuis août 2006. Suite à cette modification de la nomenclature, Pluton a été ajoutée à la liste des objets mineurs du système solaire et s'est vue attribuer le numéro 134340 dans le catalogue des objets mineurs.

Pluton est principalement composée de roche et de glace de méthane. Son diamètre est d'environ les deux tiers de celui de la Lune. Pluton et son plus grand satellite, Charon, sont généralement considérés comme appartenant à un système double, le couple Pluton/Charon, puisque la différence de masse entre les deux objets est l'une des plus faible de tous les couples planétoïdes/satellites du système solaire, et surtout parce que le barycentre de leurs orbites ne se situe pas à l'intérieur d'un des deux corps. Deux autres satellites naturels nettement plus petits, Nix et Hydra, ont également été découverts en 2005. Aucune sonde spatiale n'a jamais survolé Pluton, mais la sonde New Horizons a été lancée en janvier 2006 par la NASA pour explorer le système plutonien, le survol étant prévu pour l'été 2015 après un voyage de 6,4 milliards de km.

PLUTON EST COUVERTE DE MÉTHANE GELÉ Un paysage de roches et de glace recouvert d'une fine couche de givre de méthane pur ou de lacs de méthane gelé... C'est à cela que ressemblerait Pluton, selon une équipe franco-allemande conduite par Emmanuel Lellouch, de l'Observatoire de Paris. Grâce à Crires, le spectrographe le plus performant au monde, installé sur le Very Large Telescope, au Chili, les scientifiques ont obtenu un spectre des couches les plus basses de l'atmosphère de Pluton. Surprise : non seulement ces couches s'avèrent plus chaudes de 40°C que la surface de la planète (qui avoisine les -220°C), mais en plus, elles sont riches en méthane. D'après les chercheurs, ce serait justement ce méthane qui réchaufferait l'atmosphère, de la même manière que l'ozone réchauffe la stratosphère terrestre. Mais d'où provient cette abondante quantité de méthane ? D'une pellicule de givre de méthane pur, ou de lacs de méthane gelés ? Il faudra attendre 2015, et le passage de la sonde New Horizons près de la planète naine, pour conclure. C.M. - SCIENCE & VIE > Mai > 2009 ASTRONOMIE -> SYSTÈME SOLAIRE -> PLANÉTOLOGIE

La découverte de Charon (petit), son satellite, en 1978 permettra de résoudre bien des problèmes quant à la masse et la taille de Pluton. Cela permit de revoir encore à la baisse la masse du système Pluton/Charon, plus faible même que les estimations minimales fournies par les opposants à la théorie de la réflexion spéculaire (qui fut dès lors totalement invalidée). Les astronomes sont d'accord aujourd'hui pour donner à Pluton un diamètre bien inférieur à celui de la Lune, avec seulement une fraction de sa masse, en accord avec sa composition (de la glace en grande partie). Dans les années 1970, les calculs des trajectoires des sondes Voyager ont montré que Neptune avait une masse inférieure aux hypothèses précédentes, et en tenant compte de cette nouvelle mesure, les divergences dans les mouvements des planètes Uranus et Neptune deviennent négligeables devant l'incertitude de la mesure liée à la précision des instruments. De très nombreux corps sont découvert qui possèdent une orbite très proche de celle de Pluton, et sont comme elle en résonance 2:3 avec Neptune. Environ 150 objets de ce type, connus sous le nom de plutinos, étaient recensés en février 2006, ce qui tend à montrer que Pluton n'est finalement que le plus grand représentant d'une vaste famille de corps plus ou moins massifs. La découverte en 2005 de (136199) éris, d'un diamètre légèrement supérieur à celui de Pluton. Le diamètre d'éris, qui avait initiallement été estimé à 3600 km (il était alors notablement plus grand que Pluton) reste toujours actuellement (2006) du même ordre de grandeur que celui de Pluton, même s'il a été revu à la baisse (2400 km ± 100 km). De nombreux autres corps ont également été découverts à cette époque, tels que 2005 FY 9, (90482) Orcus ou (90377) Sedna, régulièrement annoncés comme étant la dixième planète du système solaire.

ORBITE : En comparaison des planètes classiques du système solaire,l'orbite de Pluton est fortement inclinée par rapport au plan de l'écliptique (17,14175°) et excentrique (0,24880766). Les orbites des planètes classiques sont quasi-circulaires et co-planaires de l'écliptique (seule Mercure possède une orbite inclinée (7°) et excentrique (0,2) de manière significative). En conséquence, le périhélie de Pluton est situé à plus de 8,0 ua du plan de l'écliptique et la planète naine se trouve, à certains moments de son orbite, plus proche du Soleil que Neptune. Une autre caractéristique du système plutonien est que le barycentre du couple Pluton/Charon n'est pas situé à l'intérieur du premier mais dans le vide, entre les deux corps.
L'orbite de Pluton étant très excentrique, elle croise celle de nombreux autres objets ; parmi les astéroïdes numérotés, ces hadéocroiseurs comptaient (en juillet 2004) 10 frôleurs intérieurs (dont (5145) Pholus), 24 frôleurs extérieurs (dont (19521) Chaos), 17 croiseurs (dont (38628) Huya) et 37 co-orbitaux (dont (20000) Varuna, (28978) Ixion et (50000) Quaoar).

DISTANCE AU SOLEIL : Du fait de l'excentricité prononcée de son orbite, la distance entre Pluton et le Soleil varie entre 29 ua au périhélie et 49 ua à l'aphélie. Au voisinage de son périhélie, Pluton est plus proche du Soleil que Neptune. Toutefois, le périhélie de Pluton, vue l'inclinaison de son orbite, ne se trouve pas à l'intérieur de l'orbite de Neptune, mais largement au-dessus de l'écliptique. Ce fut le cas entre le 7 février 1979 et le 11 février 1999. Des calculs mathématiques montrent que le phénomène s'est produit pendant seulement 14 ans entre le 11 juillet 1735 et le 15 septembre 1749 et pendant 20 ans entre le 30 avril 1483 et le 23 juillet 1503. Des études récentes suggèrent que chaque passage de Pluton à l'intérieur de l'orbite de Neptune dure alternativementet approximativement 13 et 20 ans, avec des variations minimes.

RÉSONANCE ORBITALE

Bien que Pluton soit parfois plus proche du Soleil que Neptune, les orbites des deux objets ne se croisent jamais. Les nouds de l'orbite de Pluton (les points où l'orbite traverse le plan de l'écliptique) sont situés à l'extérieur de l'orbite de Neptune ; de fait, les points les plus proches des deux orbites sontdistants de 6,4 ua.

Pluton orbite le Soleil en résonance orbitale 3:2 par rapport à Neptune, c'est-à-dire que Pluton effectue deux révolutions autour du Soleil pendant que Neptune en réalise trois. Cette résonance est stable : une perturbation de l'orbite de Pluton serait corrigée par l'attraction de Neptune. À cause de ce phénomène, Pluton et Neptune ne sont jamais plus proches que 18,9 ua : Pluton est toujours aussi éloigné de Neptune que, par exemple, de Saturne. Quand Neptune dépasse le point où les deux orbites sont les plus proches, la résonance maintient une séparation angulaire supérieure à 50° et Pluton reste près de 30 ua derrière Neptune. Le vrai point de rapprochement se situe de l'autre côté de l'orbite. Neptune « dépasse » toujours Pluton quelque 30 ans après l'aphélie de ce dernier. D'autres objets transneptuniens possèdent une telle résonance orbitale 3:2 avec Neptune et sont appelés des plutinos, par référence à Pluton.

ROTATION

Pluton tourne sur elle-même en 6,387 jours, son axe de rotation étant incliné de 122,53° par rapport à son plan orbital - sa rotation est donc rétrograde : le pôle nord de rotation se situe dans l'hémisphère sud du plan orbital, on pourrait dire qu'elle tourne « la tête en bas ». Seuls deux autres corps du système solaire sont dans cette situation : Vénus et Uranus.
L'action des forces de marée a contraint la période de rotation de Pluton jusqu'à la synchroniser avec la période de révolution de son principal satellite, Charon : les deux périodes étant égales, Charon se trouve donc toujours à la verticale du même point de la surface de Pluton, et Charon paraît donc immobile dans le ciel plutonien.

MASSE ET DIMENSIONS

La masse de Pluton, tout comme son diamètre, ont été largement surestimés durant les décennies suivant sa découverte. Les premières estimations, qui tablaient sur une taille comprise entre celles de Mercure et de Mars, ont continuellement été revues à la baisse avec l'amélioration des instruments d'observations. La découverte de Charon en 1978 a permis, par application de la troisième loi de Képler, de déterminer beaucoup plus précisément la masse totale du couple planétaire. La masse de Pluton est désormais estimée à 1,314×10²² kg, soit 5,6 fois moins que celle de la Lune.
Compte tenu de sa masse et de son diamètre, Pluton est plus petite et moins massive que la Lune et six des satellites naturels de Jupiter, Saturne et Neptune : Ganymède, Titan, Callisto, Io, Europe et Triton.

COMPOSITION INTERNE : La composition interne de Pluton est pour l'instant inconnue. S'il y a eu différentiation, il pourrait y avoir un noyau rocheux. Sur sa surface, de la glace de méthane (CH₄) a été détectée aux pôles par une observation dans l'infrarouge, en calottes dont la taille varie selon l'éloignement de la planète par rapport au Soleil.

ATMOSPHÈRE : Pluton ne possède pas d'atmosphère significative. Elle est entourée d'une mince enveloppe de gaz qui serait composée d'azote (N₂) à 90 % et de monoxyde de carbone (CO) à 10 %, avec des traces de méthane (CH₄) et qui serait en équilibre thermodynamique avec l'azote solide et les glaces de monoxyde de carbone de la surface quand l'objet approche du Soleil. Lorsque Pluton s'écarte de son périhélie, une partie de son atmosphère gèle et retombe à la surface. Quand elle s'en rapproche, la température de la surface augmente et l'azote se sublime. à la manière de la sueur qui s'évapore sur la peau, cette sublimation refroidit la surface et des recherches ont montré que la température de Pluton est 10 K inférieure à ce qui était attendu.

En 2002, une autre occultation stellaire par Pluton a été observée par plusieurs équipes dirigées par Bruno Sicardy, Jim Elliot et Jay Pasachoff. De manière surprenante, la pression atmosphérique a été estimée à 0,30 Pa, bien que Pluton soit plus éloignée du Soleil qu'en 1988 et donc plus froide. L'hypothèse privilégiée à l'heure actuelle est que le pôle sud de Pluton serait sorti de l'ombre en 1987 pour la première fois depuis 120 ans et qu'un surplus d'azote aurait alors sublimé de la calotte polaire sud. Cet excès d'azote devrait mettre vraisemblablement des décennies avant de se condenser à l'autre pôle.

SYSTÈME PLANÉTAIRE : Pluton possède cinq satellites naturels, le plus grand étant Charon qui fut identifié dès 1978. Deux satellites plus petits nommés Nix et Hydra (connus jusqu'en juin 2006 par leurs désignations provisoires S/2005 P 1 et S/2005 P 2), ont été découverts en 2005.
Pluton et ses trois satellites connus. Pluton et Charon sont les deux objets brillants au centre de l'imagne ; Nix et Hydra sont situées sur leur droite et vers le bas.

La distribution des satellites de Pluton est concentrée au centre du système. Potentiellement, un satellite pourrait orbiter Pluton jusqu'à 53 % du rayon de sa sphère de Hill (soit environ 6,0 millions de km) dans le sens direct et 69 % dans le sens rétrograde, mais le système plutonien est resserré dans les 3 % interne de cette zone. à titre de comparaison, Psamathée orbite Neptune à 40% du rayon de sa sphère de Hill. Selon les termes des découvreurs de Nix et Hydra, le système plutonien est « hautement compact et largement vide ».

PLUTON DÉVOILE UN QUATRIÈME SATELLITE INSOUPÇONNÉ Jadis neuvième et dernière planète de notre système solaire, aujourd'hui reclassée en planète naine, Pluton n'en finit pas d'étonner les astronomes. Ils viennent en effet de lui découvrir un quatrième satellite ! Il faut dire que, situé à plus de 6 milliards de kilomètres de la Terre, Pluton, petit corps glacé de 2320 km de diamètre, est difficilement observable... Découvert en 1930 seulement, il n'a dévoilé son premier satellite, Charon, qu'en 1978. Et il aura fallu attendre le puissant télescope spatial Hubble pour lui en trouver deux autres, plus petits, en 2005 : Nix et Hydra. Fin juin, c'est le même Hubble qui en a détecté un quatrième. Beaucoup moins lumineux que les autres, il a sans doute été "raté" par le télescope spatial lors de ses précédentes observations, en raison de temps d'exposition plus courts. Le nouveau venu, surnommé pour le moment "P4", mesure environ 20 km de diamètre, ce qui en fait la plus petite des quatre lunes de Pluton. Son orbite s'intercale entre celles de Nix et d'Hydra. La complexité insoupçonnée du système de Pluton ravit les astronomes, d'autant que la sonde américaine New Horizons s'en approche lentement... Lancé en janvier 2006, l'appareil va y entrer progressivement à l'été 2015 : il pourra alors filmer ce petit système de mondes de glace. S.B. - SCIENCE & VIE > Septembre > 2011 ASTRONOMIE -> SYSTÈME SOLAIRE -> PLANÉTOLOGIE