28 Novembre 2018

Les curiosités de notre Système solaire

De nombreux satellites, sondes et rovers ont été lancés aux quatre coins du Système solaire. L’objectif : comprendre comment il s’est formé, étudier les planètes et leurs lunes pour percer leurs secrets et chercher des traces d’une vie extra-terrestre…

A quoi ressemble le Système solaire ?

Huit planètes aux allures très différentes

Notre Système solaire héberge 8 planètes d'une incroyable diversité. L'une d'elle, la Terre, offre un climat humide et tempéré, propice à la vie. Alors que certaines, comme Vénus, sont de vraies fournaises, et d'autres, telle que Mars ou Neptune, sont des mondes gelés. La diversité se remarque aussi par la taille. Il y a de petits gabarits, comme Mercure, à peine une fois et demi plus grosse que la Lune. Et des géantes, dont la plus colossale est Jupiter, à elle seule plus massive et volumineuse que les 7 autres planètes réunies ! Toutes bouclent leur périple autour du Soleil en des temps différents, fonction de leur éloignement à notre étoile. 3 mois pour Mercure, la plus proche, contre 165 années pour Neptune, la plus éloignée.
Le Système solaire, c'est enfin 5 planètes naines et une multitude de petits corps baladeurs : les astéroïdes et les comètes.

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Notre Système solaire s'organise autour de notre étoile, le Soleil. Crédits : NASA/JPL


Existe-t-il une neuvième planète ?

Il y a quelques années, le Système solaire comptait 9 planètes. Mais en 2006, la plus éloignée, Pluton, s’est vue reléguée au rang de planète naine : en cause, sa petite taille qui ne lui a pas permis de faire le ménage autour d’elle, autrement dit d’attirer vers elle les petits corps situés au voisinage de son orbite. Malgré tout, il se pourrait qu'une 9e planète se cache aux confins du Système solaire. Des scientifiques ont observé des bizarreries dans les trajectoires d'astéroïdes qui pourraient s'expliquer par l'attraction exercée par une planète 10 fois plus massive que la Terre ! Mais elle se trouverait si loin qu’il est difficile de la repérer. Les astronomes cherchent la meilleure direction vers laquelle braquer leurs télescopes.

Une formation sous haute pression

Le Système solaire s’est formé en quelques millions d’années seulement. Plutôt rapide quand on sait que l’Univers est vieux de 14 milliards d’années !
Tout commence il y a 4,567 milliards d'années : une étoile explose entraînant l’effondrement sur lui-même d’un vaste nuage interstellaire. Cette sorte de boule qui tourne sur elle-même s’aplatit, formant un disque de grains et de poussières.
1 million d'années plus tard, au cœur de ce disque, c’est l’enfer ! La température et la pression sont si grandes que des réactions nucléaires s’enclenchent et le Soleil s'allume. Autour, les grains de poussières s’entrechoquent et se collent les uns aux autres, formant des grumeaux qui s’agrègent à leurs tours entre eux.

Au bout de 3,5 millions d'années, notre Système solaire a pris forme : avec quatre petites planètes formées dans la région interne du disque. Et quatre autres, plus volumineuses, dans la région externe.
Entre ces deux groupes de planètes, les poussières et petits corps qui ne se sont pas agrégés forment une première ceinture d’astéroïdes. Une seconde, la ceinture de Kuiper, s’est formée au-delà de Neptune.

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La nébuleuse d’Orion est un immense nuage de gaz et de poussières. Ce sont dans les nébuleuses que naissent les étoiles. Crédits : ESO/H. Drass et al.

Un parmi des milliards de milliards

Aussi fascinant qu'il soit, le Système solaire n'est qu'un système planétaire parmi tant d'autres ! Il se situe dans l'un des bras de notre Galaxie, la Voie Lactée. Celle-ci héberge des centaines de milliards d'étoiles comme le Soleil… qui elles-mêmes possèdent leur cortège de planètes. Le système stellaire plus proche, Alpha du Centaure, se situe à 4,37 années lumières de nous, soit la distance que parcourt la lumière en 4,37 ans (ce qui fait plus de 40 000 milliards de kilomètres tout de même !).

Ces nouveaux mondes sont repérés grâce à de puissants télescopes. Mais de là à y envoyer des sondes… Seules quelques unes ont quitté notre Système solaire. C’est le cas de Voyager 1, devenue en 2012 le premier objet construit par l'homme à franchir cette limite.

Notre Galaxie est elle-aussi loin d’être unique. L’Univers en contiendrait 2000 milliards ! Ce qui fait des milliards et des milliards de systèmes planétaires supplémentaires !

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Voyager 1 et 2 ont embarqué un petit disque plaqué or, à destination de possibles extra-terrestres. Ils contiennent des images et des sons qui donnent une vision de la vie sur Terre. Crédits : JPL-NASA

Une étoile et des planètes pleines de mystères

Une étoile aux colères énigmatiques

À lui seul, le Soleil représente 99,9 % de la masse totale du Système solaire. Cette sphère brûlante de gaz qui nous prodigue lumière et chaleur n’est pas si constante qu’on pourrait le penser. Tous les 11 ans environ, elle pique des colères qui se traduisent par la multiplication d’explosions géantes à sa surface. Ces éruptions solaires expulsent des quantités colossales d’énergie sous forme de rayonnements et de particules de matière, comme des électrons et des noyaux d’atomes.

Heureusement, le bouclier magnétique de la Terre en arrête l'essentiel. Mais celles qui parviennent à le traverser peuvent blesser les astronautes, perturber le fonctionnement des satellites (dont dépend notamment le système GPS) et engendrer des pannes de courants générales. Comprendre ce qui déclenche ces colères aiderait à les anticiper et à limiter les dégâts. C’est justement le rôle de la mission du satellite français Picard lancé en 2010. La sonde américaine Parker Solar Probe qui s’approche à son tour de notre étoile devrait quant à elle aider à comprendre pourquoi la zone la plus externe du Soleil, la couronne, est bien plus chaude que sa surface.

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Une éruption solaire éjecte des milliards de particules qui peuvent atteindre la Terre en 3 jours. Elles ne peuvent pas traverser l’atmosphère et nous atteindre. Mais elles peuvent abîmer notamment les systèmes électroniques des satellites. Crédits : NASA Goddard

Les petites rocheuses

Les 4 planètes les plus proches du Soleil, Mercure, Vénus, la Terre et Mars, sont composées de roches et de métaux. Ce sont les planètes telluriques.
 Parmi elles, notre voisine, la planète Mars, intrigue beaucoup. Parce qu’elle a perdu son champ magnétique sans que l’on en connaisse précisément la cause. La mission InSight, dont l’atterrisseur s’est posé à sa surface le 26 novembre 2018, étudiera sa structure interne à la recherche d’indices. Mais elle intrigue surtout parce qu’elle n'a pas toujours été cette planète froide et aride que l’on connaît aujourd’hui. Il fut un temps où ses températures étaient tropicales et où l’eau y coulait à flots. Des conditions propices à la vie. D’où la question : a-t-elle été habitée ? La mission ExoMars recherchera les traces d’une vie microbienne dans le sol martien.

Contrairement à Mars, Mercure possède un champ magnétique. Plutôt étonnant pour une si petite planète. La sonde BepiColombo scrutera sa surface et sondera ses entrailles pour lever le voile sur ce mystère. Arrivée prévue en 2025.

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Le rover de la mission européenne EXoMars 2020 disposera d'une longue foreuse (2 m) pour creuser le sol de Mars à la recherche de traces de vie passée. Crédits : ESA

Les balaises de gaz et de glaces

Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sont plus massives et volumineuses que les planètes telluriques. D’où leur nom de planètes géantes. Jupiter et Saturne sont essentiellement composées de gaz accumulés autour de leur noyau : ce sont des géantes gazeuses. Uranus et Neptune sont quant à elles des géantes glacées, leur manteau étant essentiellement composé de glaces.
La plus proche de nous, Jupiter, affiche dans sa haute atmosphère de curieuses taches sombres : de très violentes tempêtes au sein desquelles les vents peuvent atteindre 400km/h, bien plus que dans un ouragan terrestre ! La plus imposante, la Grande Tache Rouge, serait présente depuis le xviiè siècle. Mais on ignore les mécanismes qui créent ces tempêtes phénoménales.
Autre mystère : les anneaux de Saturne. On en dénombre 7 principaux, composés de milliards de petits grains de glace d’eau, probablement formés par la dislocation d’un gros corps glacé qui a eu le malheur de s’approcher trop près de la planète. Les dernières données de la sonde Cassini permettront d’en savoir plus.

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Jupiter, une géante faite principalement de gaz. Le point rouge (à gauche, sous l'équateur) est une gigantesque tempête qui sévirait depuis des centaines d'années. Crédits : NASA, ESA, Simon (NASA Goddard)

Et à part cela ?

Une multitude de lunes

Une multitude de satellites naturels gravitent autour des planètes du Système solaire. On en dénombre plus de 220. Certaines de ces lunes cachent sous leur croûte glacée des océans d’eau parfois salée. C’est le cas d’Europe et Ganymède, deux satellites de Jupiter que la sonde JUICE étudiera à partir de 2030.
La plus connue de toutes les lunes reste LA Lune, notre satellite naturel qui se serait formé suite à une gigantesque collision entre un corps de la taille de Mars et la Terre.

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Jupiter possède 79 satellites naturels (connus). Ici les 4 plus grandes : Io, Europa, Ganymède et Callisto (de haut en bas). Crédits : NASA/JPL/DLR


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L'astronaute américain Buzz Aldrin pose pour une photo, sur la Lune. L'Homme y mettait le pied pour la première fois il y a 50 ans. Crédits : JSC

Les explorations de la Lune

L’année 2019 est celle du 50e anniversaire du premier pas de l’Homme sur la Lune. Elle marque aussi le regain d’intérêt pour notre satellite ! La Chine, l’Inde, les Etats-Unis, le Japon, la Russie et la Corée du Sud prévoient d’y déposer des atterrisseurs et rovers chargés de scruter sa face cachée, ses pôles et de rapporter des échantillons sur Terre.

La Nasa travaille à la conception d’une station spatiale qui sera placée en orbite autour de la Lune. Mais l’homme y remettra-t-il les pieds ? La question n’est pas tranchée. l’ESA réfléchit à la réalisation d’un village lunaire. Mais ce n’est pour l’instant qu’un exercice de pensée.

Des corps baladeurs et des planètes naines

Les astéroïdes sont des corps constitués de roches, de métaux et de glaces. La majorité réside dans les deux ceintures d’astéroïdes, ces résidus du vaste nuage qui n’ont pas formé de planètes. Mais certains croisent parfois l’orbite de la Terre. Comme Ryugu, à qui la sonde japonaise Hayabusa-2 et son atterrisseur Mascot ont récemment rendu visite.

Les astéroïdes cohabitent avec des planètes naines : ces corps sont à peu près ronds mais pas assez massifs pour avoir incorporé à leur masse les astéroïdes voisins. C’est le cas de Pluton.

Des astres chevelus

Lorsqu’elles s’approchent du Soleil, une partie des glaces dont sont constituée les comètes se vaporise et forme une majestueuse chevelure. Si certaines proviennent de la ceinture de Kuiper, d’autres viennent de bien plus loin encore, d’une immense région que l’on appelle le nuage d’Oort.
Comme les astéroïdes, les comètes se sont formées en même temps que le Système solaire. Leur étude est donc l'occasion de mieux comprendre son histoire. Mais aussi de s’intéresser à l’origine de l’eau sur Terre, qui pourrait avoir été en partie apportée par leurs glaces, et à l’apparition de la vie. Les comètes auraient en effet aussi apporté les molécules nécessaires à son émergence. La mission Rosetta, partie à l’assaut de la comète Churyumov-Gerasimenko, a permis d’affiner les hypothèses des chercheurs.

Si les missions en cours livreront une importante masse de données qui aideront les scientifiques à mieux comprendre le Système solaire, il restera sans aucun doute suffisamment d’énigmes à résoudre pour occuper les futures générations !

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Gros plan du sol poussiéreux et caillouteux de la comète "Tchoury". Photo prise par la caméra de la sonde Rosetta, qui avec l'atterrisseur Philae, a permis d'en découvrir d'avantage sur les comètes. Crédits : ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA