Les planètes du système solaire

Le système solaire est né il y a 4 milliards et demi d'années, lorsque le Soleil s'est formé d'un nuage de gaz et de poussière. Un disque proto-planétaire se stabilisa alors sur le plan équatorial de notre étoile naissante. Le disque se fragmenta et des instabilités gravitationnelles formèrent de premiers éléments. Ces éléments, par des accrétions et des collisions, finirent par former les neuf planètes du système solaire. Le Soleil continuant de se former, sa radiation et sa chaleur écartèrent des régions intérieures du système solaire les éléments les plus volatiles. La conséquence en fut alors que les planètes les plus proches du Soleil ne furent constituées que de métaux et de silicates, alors que les planètes qui se formèrent plus loin le furent de glace et de gaz. Les planètes intérieures -dites planètes telluriques, par le fait que la gravitation exerça son action sur les matériaux lourds qui les constituaient- virent leur intérieur fondre et s'organiser en couches (un processus appelé "différentiation"). Les géantes composées de gaz, elles, se formèrent en attirant du gaz autour d'un coeur proto-planétaire solide. Une fois ainsi formées, les neuf planètes subirent une période dite de "bombardement lourd", il y a 4 milliards d'années, lorsque les restes de la formation du système solaire vinrent les frapper de façon intense. Une masse énorme de comètes et d'astéroïdes percutèrent les planètes et leurs systèmes de satellites. C'est aussi ce "bombardement lourd" qui apporta aux planètes les éléments fondamentaux pour un développement ultérieur de la vie, tels l'eau et les molécules fondamentales. Une fois l'essentiel de la masse des comètes et des astéroïdes éliminé par le processus, le système solaire actuel, tel que nous le connaissons aujourd'hui, apparut: les neufs planètes, de Mercure à Pluton, la ceinture d'astéroïdes, entre Mars et Jupiter et deux ceintures lointaines de restes de la formation, la "Kuipert Belt" et le nuage de Oort

Le système solaire: un cas? Une étude récente, de 2007, a modélisé l'évolution du système solaire depuis ses origines. Il semble que le nuage de gaz et de poussière qui a donné naissance au système s'est perpétué pendant 10 millions d'années et que les géantes gazeuses -ainsi Uranus et Neptune- étaient très rapprochées les unes des autres en même temps que très proches du Soleil; Jupiter et Saturne, de plus, de façon remarquable, ne formaient qu'une seule masse. Puis, vers 10 millions d'années, le nuage de gaz se dissipe et la ceinture de la Kuiper Belt se forme, moins grande que de nos jours mais contenant 100 fois plus de comètes. Entre 10 et 700 millions d'années après la création du système solaire, les comètes de la Kuiper Belt viennent frapper les géantes gazeuses, lesquelles -sauf Jupiter- migrent vers l'extérieur du système (Neptune continue cependant d'étre située avant Uranus). Puis, à 700 millions d'années, ce sont les planètes telluriques qui, à leur tour, subissent un bombardement massif, dû au fait que les géantes gazeuses ont des orbites beaucoup plus excentriques qu'aujourd'hui, qui envoient les comètes vers l'intérieur du système solaire. Enfin, entre 730 et 800 millions d'années, le système solaire se stabilise à sa forme actuelle: Neptune devient la dernière planète, les excentricités des géantes gazeuses. Une bonne question que pose l'étude est de savoir pourquoi notre système solaire n'a pas la forme de la plupart des systèmes que l'on a observé jusqu'à maintenant autour des autres étoiles: une étoile et, pour l'essentiel, des "hot Jupiter" -des planètes de la taille de Jupiter, orbitant très près de l'étoile et avec des températures très élevées. Notre système solaire aurait-il subi une évolution spécifique, ou les moyens actuels ne permettent-ils pas encore de trouver des exo-systèmes semblables au nôtre?

L'Union Astronomique Internationale (UAI) a apporté récemment des changements importants à la toponymie du système solaire. Prenant acte de ce que "les observations contemporaines changent notre compréhension des systèmes solaires", l'UAI a établi trois catégories pour rendre compte des objets qui se trouvent dans notre système solaire: les "planètes", qui sont des corps célestes qui orbitent autour du Soleil, ont une masse suffisante pour que leur gravité leur ait donné une forme essentiellement sphérique et qui ont "nettoyé" leur voisinage sur leur orbite; les "planètes naines", qui sont les corps qui orbitent autour du Soleil, ont également une masse suffisante pour que leur gravité leur ait donné une forme essentiellement sphérique. Elles n'ont cependant pas "nettoyé" leur voisinage sur leur orbite et elles ne sont pas des satellites; les "petits objets du système solaire", enfin, qui sont tous les autres objets du système solaire qui orbitent autour du Soleil (les comètes, les astéroïdes ou les objets de la Kuiper Belt), sauf les satellites. L'Union Astronomique Internationale, enfin, a destitué Pluton de son statut de planète. Pluton est maintenant, officiellement, une "planète naine" en même temps qu'il est le prototype d'une nouvelle catégorie d'"objets trans-neptuniens de classe Pluton". Nous voilà donc maintenant avec un système solaire avec 8 planètes: Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune

Mercure Vénus Mars Jupiter

Saturne Uranus Neptune Pluton

Mercure

Mercure a pris son nom du dieu romain aux pieds ailés, Mercure, qui était le messager des dieux, du fait que la planète est toujours vue se déplaçant rapidement, sur l'horizon ouest ou est, après ou avant que le Soleil se soit couché ou ne se lève. D'où que, pendant longtemps, Mercure resta une planète mal connue, toujours basse sur l'horizon et mal observable. Mercure effectue une révolution complète sur elle-même en une révolution et demi autour du Soleil. La conséquence en est que le jour, sur Mercure, dure 176 de nos jours. Mercure ressemble beaucoup à la Lune en apparence, et elle a une histoire géologique très semblable. Une fois la période du "bombardement lourd" terminée, Mercure fut submergée de lave, qui recouvrit la vieille croûte de silicate. Les couches internes de la planète se refroidirent jusqu'au coeur, amenant de grandes failles à se former à la surface. Des épanchements de lave se formèrent encore dans certains endroits de Mercure alors que le bombardement de la surface par les micro-météorites produisit, comme sur la Lune, une couche poussiéreuse, formée d'un matériau appelé régolithe. Quelques grands astéroïdes, vinrent ajouter quelques cratères. Mercure n'a pas d'atmosphère mais elle a un champ magnétique et une magnétosphère. Le champ magnétique pourrait être dû à un phénomène de magnéto résultant d'un coeur fondu -comme sur Terre. Il pourrait n'être qu'un champ magnétique résiduel, la planète ayant eu une activité magnétique plus forte dans le passé. La magnétosphère de Mercure a son axe incliné de 7° par rapport à l'axe de la planète. On se demande -comme pour la Lune- si de la glace d'eau n'existerait pas dans les cratères situées près des pôles. La conquête spatiale a permis de mieux connaître Mercure. Mercure a été explorée en 1974-1975 par Mariner 10. Une mission, la mission "MESSENGER", de la NASA, est actuellement en route pour cette planète, qui est la plus proche du Soleil. Elle y arrivera en 2009, renouvelant la connaissance de la planète. Une queue exosphérique de sodium s'étend derrière Mercure sur 40000 km (25000 miles) et le premier passage de la mission MESSENGER en 2008 à la planète a permis de découvrir qu'une queue semblable d'hydrogène existait aussi

Plus récentes données sur Mercure Les plus récentes avancées scientifiques à propos de Mercure, telles que permises par la mission MESSENGER de la NASA, en route vers la planète, sont les suivantes: Caloris basin, l'un des plus grands bassins d'impact du système solaire a été comblé par des flots de lave selon un processus semblable à ce qui s'est vu sur la Lune; le champ magnétique de Mercure semble bien être dû à un processus de magnéto via un coeur fondu; c'est le refroidissement du coeur de Mercure, de très grande taille, qui a produit une contraction importante -de deux tiers plus grande que ce que l'on pensait- de la planète, produisant les falaises et failles; la magnetosphère de Mercure est emplie de nombreuses particules électriquement chargées qui forment réellement une "nébuleuse de plasma", semblable au tore de Io; la fine atmosphère de Mercure -une "exosphère"- se remplit continuement de particules venus de la surface par différentes interactions et forme une longue traîne d'atomes derrière la planète

Mercure semble bien avoir un coeur fondu!
Une étude radar menée en 2007 semble bien avoir prouvé que Mercure possède un coeur fondu. Les échos radar ont en effet montré que l'orbite de Mercure était affectée de très légères altérations. Il s'agirait donc d'un coeur fondu, ou d'un coeur extérieur fondu. Ce serait cet état qui serait donc à l'origine de la magnétosphère de Mercure que l'on observe. Le maintien d'un coeur fondu, par ailleurs, suppose que Mercure a contenu, en son centre, un élément léger, de type soufre et, pour cela, il a sans doute fallu que, au moment de sa formation, la proto-planète qui a donné Mercure ait incorporé des éléments venant à la fois de loin -et de près- du Soleil (une théorie connue sous le nom de "mixage radial")

Vénus

Vénus, la deuxième planète du système solaire, resta, aussi, mal connue jusqu'à la conquête spatiale. Comme Mercure, Vénus n'est jamais qu'étoile du matin ou étoile du soir -même si elle est observable dans de meilleures conditions- et, de plus, sa surface est voilée, en permanence, d'une dense couverture de nuages. La taille, la masse, la densité et le volume de Vénus sont semblables à celles de la Terre. Mais l'atmosphère de Vénus est essentiellement composée de dioxyde de carbone et les nuages produisent une pluie d'acide sulfurique... L'observation récente de Vénus par une mission européenne a montré que vénus connaît des éclairs; ceux-ci pourraient permettre la formation de molécules. Vénus, ainsi, avec Jupiter, Saturne et la Terre, devient une des planètes du système solaire sur laquelle des éclairs se produisent. La pression, à la surface, est 92 fois plus importante que sur la Terre et la température y est de 482° C (900° F). L'atmosphère de Vénus a, en fait, connu un effet de serre qui s'est emballé: piégée par l'importante couche nuageuse, la radiation du Soleil a eu un effet cumulatif, menant à cette atmosphère très dense et très opaque. La longueur du jour, sur Vénus, est de 243 jours terrestres et la planète parcourt son orbite autour du Soleil en 225 jours. Il est probable que l'axe de la planète soit quasi-inversé, amenant une rotation apparente de la planète inverse de celle des autres planètes du système solaire (qui est vue, depuis au-dessus le pôle nord, contraire au mouvement des aiguilles d'une montre). Il est à noter aussi que la couverture nuageuse de Vénus est en "sur-rotation" par rapport à la surface: elle tourne plus vite que ne le fait la planète. Il y a une activité volcanique continue sur Vénus. Ces volcans modifient le relief et re-modèlent les paysages. On pense que la dernière modification globale des paysages sur Vénus a eu lieu il y a 300 à 500 millions d'années. Vénus a été essentiellement explorée par la mission Magellan, au début des années 1990. Des sondes soviétiques avaient réussi, entre 1975 et 1981, à atterrir sur la surface de la planète

Mars

Mars est la célèbre "planète rouge". C'est cette couleur rouge, due à l'oxydation de sa surface, qui, dès l'Antiquité, fit que la planète fut associée au dieu romain de la guerre, Mars. Mars a été bien explorée par diverses missions, qui ont observé la planète depuis l'orbite ou, directement, sur sa surface. Ainsi Mariner 4, en 1965, les missions Vikings -avec landers- lancées en 1975 ou des missions plus récentes, telle le petit robot Sojourner. Mars est un monde à aspect de désert terrestre. La planète rouge comporte aussi des cratères, d'anciens volcans et de grandes plaines ainsi qu'un immense canyon, "Vallis Marineris". Les célèbres calottes polaires de Mars gèlent et dégèlent -et se vaporisent- alternativement au cours des saisons. La température moyenne sur Mars est de - 63° C (- 81° F), et la pression y est basse. L'atmosphère est mince et est composée de dioxyde de carbone. On a toujours considéré que Mars avait le plus de chances, dans le système solaire, de pouvoir ou d'avoir pu abriter la vie. Un astronome américain, Percival Lowell, pensa, à la fin du XIXème siècle, voir des canaux sur Mars, lesquels auraient été dûs à des êtres vivants. La question de la vie sur Mars fut étudiée scientifiquement par les deux landers Viking et la réponse fut essentiellement négative. La question de la vie sur la planète rouge reste cependant encore d'actualité: les missions récentes de la NASA continuent de chercher des preuves de vie. Elles suivent, pour cela, "la piste de l'eau", cherchant si la présence de celle-ci a été telle qu'elle a permis -voire permettrait- l'existence de la vie. Mars a deux satellites, Phobos et Déimos

Jupiter

Jupiter vient après Mars et après la ceinture d'astéroïdes. C'est la première des géantes gazeuses. Jupiter est la plus grande planète du système solaire. Ces planètes géantes sont essentiellement composées de couches de gaz qui se sont accumulées autour d'un coeur solide de petite taille. Le plus les couches sont près du coeur, le plus elles sont denses. Les couches supérieures sont marquées de tourbillons, de taches et de bandes nuageuses qui sont la traduction des phénomènes météorologiques qui y ont lieu. L'une de ces taches, la Grande Tache Rouge, est une tempête qui est apparue il y a trois cents ans. Jupiter possède un vaste système de satellites. Les quatre plus grands, les "satellites galiléens", ont été découverts par Galilée, qui, pour la première fois, utilisait un instrument optique. Jupiter possède la magnétosphère la plus puissante du système solaire, dont la partie postérieure s'étend probablement jusqu'à l'orbite de Saturne... Jupiter a été exploré par les missions Pioneer et Voyager. La sonde Galileo, récemment, fut la première mission à jamais orbiter une géante gazeuse, passant huit années dans le système de Jupiter et apportant une moisson de nouvelles données. Les premières missions découvrirent que Jupiter possédait aussi un fin système d'anneaux. L'ombre de Jupiter sur l'anneau est un facteur sur celui-ci

Saturne

Saturne est, après Jupiter, la deuxième plus grande planète du système solaire. Les deux planètes sont très semblables. Saturne est une géante gazeuse, dont les couches de gaz sont organisées autour d'un coeur solide de petite taille. L'aspect le plus connu de Saturne -et le plus frappant pour les astronomes amateurs débutants- est, bien sûr, son anneau, qui entoure la planète. On pense que l'anneau trouve son origine dans des collisions qui ont fracassé des satellites de Saturne ou dans un corps céleste étranger qui fut détruit par les forces gravitationnelles de la planète. Cet anneau gigantesque n'est cependant nulle part plus épais qu'un immeuble de deux étages et il est composé de milliards de particules individuelles de glace ou de roc, chacune dans une orbite propre autour de Saturne. L'activité météorologique dans les couches supérieures de la planète n'est pas aussi prononcée qu'à Jupiter mais les vents y atteignent des vitesses beaucoup plus importantes. Saturne a été explorée par les missions Pioneer et Voyager 1 et 2. La mission Cassini, qui est arrivée à Saturne en 2004, va passer plusieurs années en orbite dans le système de la planète, étudiant celle-ci, son environnement et ses satellites. Saturne, comme Jupiter, possède un vaste système de satellites. Saturne, monde lointain, met 29 ans à parcourir son orbite. L'atmosphère de Saturne, comme celle de Jupiter ou de la Terre, est affectée par une "oscillation d'onde" qui fonctionne sur un rythme de 15 ans (soit une demi-année martienne): de chaque côté de l'équateur, un changement de température selon les couches de l'atmosphère fait que les vents changent de direction en permanence et génèrent l'oscillation

Uranus

Découverte en 1781 seulement par l'astronome anglais William Herschel, Uranus ne se révéla réellement qu'en 1986, lorsque la mission Voyager 2 la survola, montrant un monde lointain, bleu-vert clair. Vue de la Terre, le monde lointain est toujours à la limite de la magnitude visuelle. Géante gazeuse, comme Jupiter et Saturne, Uranus orbite autour du Soleil en 84 ans... Son axe de rotation est fortement incliné -de 98°; la planète se trouve en fait sur son côté. La mission Voyager 2 découvrit un système d'anneaux à Uranus. Uranus a 20 satellites. La planète a également une magnétosphère. L'axe en est incliné de 60° par rapport à l'axe, déjà fortement incliné, de la planète

Neptune

Neptune est la dernière des géantes gazeuses. Elle est semblable à Uranus, y compris en taille. Neptune, d'une luminosité encore plus faible, ne fut découverte qu'en 1846, et sur la base de calculs orbitaux. La planète parcourt son orbite en 165 années terrestres... Géante gazeuse, Neptune a une plus forte activité dans ses couches supérieures qu'Uranus. Certaines taches importantes, semblables, d'une certaine manière, à celles de Jupiter, peuvent y être observées. Neptune a les vents les plus forts du système solaire. L'axe de la planète est incliné de 28° alors que la magnétosphère l'est de 47°. Elle est, de plus, fortement décalée par rapport au centre de la planète. L'inclinaison de l'axe de la magnétosphère, comme son décalage, pourraient être dûs aux flux de gaz qui ont lieu à l'intérieur de Neptune. Neptune possède 10 satellites ainsi qu'un système d'anneaux. La planète fut visitée par la mission Voyager 2 en 1989. La durée de l'été, sur Neptune -donc l'impact permanent, à l'un des pôles, de la lumière du Soleil- fait que le méthane de la stratosphère s'échappe dans l'espace (le pôle est plus chaud de 10° C (18° F) que le reste de la planète). Cela pourrait être responsable, également, des forts vents de Neptune

Pluton

Pluton est la dernière des planètes du système solaire. Elle ne fut découverte qu'en 1930, et par une recherche systématique le long de l'écliptique. Pluton est aux extrêmités du système des planètes du système solaire, où elle parcourt son orbite en 249 ans. L'orbite de Pluton est hautement excentrique et hautement inclinée, différant de l'écliptique -ce plan moyen de l'orbite des planètes du système solaire- de 17°. L'excentricité de l'orbite -cette valeur qui donne à l'orbite d'une planète une valeur différente de celle d'un cercle- peut mener Pluton jusqu'à l'intérieur de l'orbite de Neptune. Pluton n'est pas une planète gazeuse. C'est une planète tellurique, comme Mercure ou la Terre. La planète est fortement inclinée sur son axe, de 122° -ce qui fait que son pôle sud pointe de 32° vers le haut, au-delà de l'horizontal de l'orbite. Pluton possède une atmosphère peu épaisse. La mission "New Horizons", de la NASA, qui a quitté la Terre en 2006, arrivera à Pluton en 2015. Ce sera la première mission spatiale à jamais arriver à la dernière planète du système solaire. On a, depuis la Terre, dans les années 1970, découvert que Pluton avait un satellite, Charon. Certains pensent que Pluton n'est peut-être pas réellement une planète mais qu'elle aurait en fait plus d'affinités avec les objets de la Kuiper Belt, cet ensemble de corps lointains, qui fournissent au système solaire une partie de ses comètes

Le système solaire est l'environnement de l'Univers qui nous est le plus proche. C'est le domaine du Soleil. Les études récentes sur les exoplanètes montrent que les systèmes solaires semblent bien être répandus dans l'Univers et qu'ils sont assez variés dans leurs compositions et leurs aspects. Notre système solaire, avec la dernière planète à Pluton et les deux ceintures de la Kuiper Belt et du nuage de Oort, pourrait bien être une des versions de cette diversité