Pendant des millénaires, les êtres humains ont regardé le ciel nocturne et ont été impressionnés par la Lune. Pour de nombreuses cultures anciennes, il représentait une divinité, et ses cycles ont reçu une signification divine. À l'époque de l'Antiquité classique et du Moyen-Âge, la Lune était considérée comme un corps céleste en orbite autour de la Terre, un peu comme les autres planètes connues de la journée (Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne).
Cependant, notre compréhension des lunes a été révolutionnée lorsqu'en 1610, l'astronome Galileo Galilei a pointé son télescope vers Jupiter et a remarqué «quatre étoiles errantes» autour de Jupiter. À partir de ce moment, les astronomes ont compris que des planètes autres que la Terre peuvent avoir leurs propres lunes - dans certains cas, plusieurs dizaines ou plus. Alors combien de lunes y a-t-il dans le système solaire?
En vérité, répondre à cette question nécessite d'abord quelques éclaircissements. Si nous parlons de lunes confirmées qui orbitent sur l'une des planètes du système solaire (c'est-à-dire celles qui sont conformes à la définition adoptée par l'UAI en 2006), alors nous pouvons dire qu'il y a actuellement 173 lunes connues. Si, cependant, nous ouvrons le sol à des planètes naines qui ont des objets en orbite autour d'eux, le nombre grimpe à 182.
Cependant, plus de 200 lunes planétaires mineures ont également été observées dans le système solaire (en janvier 2012). Cela comprend les 76 objets connus dans la ceinture d'astéroïdes avec satellites, quatre chevaux de Troie Jupiter, 39 objets proches de la Terre (deux avec deux satellites chacun), 14 croiseurs sur Mars et 84 satellites naturels d'objets trans-neptuniens. Et quelque 150 petits corps supplémentaires ont été observés dans les anneaux de Saturne. Si nous incluons tout cela, alors nous pouvons dire que le système solaire a 545 satellites connus.
Système solaire intérieur:
Les planètes du système solaire intérieur - Mercure, Vénus, la Terre et Mars - sont toutes des planètes terrestres, ce qui signifie qu'elles sont composées de roches silicatées et de minéraux différenciés entre un noyau métallique et un manteau et une croûte de silicate. Pour un certain nombre de raisons, il existe peu de satellites dans cette région du système solaire.
Tout compte fait, il n'existe que trois satellites naturels en orbite autour des corps planétaires du système solaire intérieur - la Terre et Mars. Alors que les scientifiques théorisent qu'il y avait des lunes autour de Mercure et de Vénus dans le passé, on pense que ces lunes ont eu un impact sur la surface il y a longtemps. La raison de cette rareté des satellites a beaucoup à voir avec l'influence gravitationnelle du Soleil.
Mercure et Vénus sont trop proches du Soleil (et dans le cas de Mercure, trop faibles en termes de sa propre attraction gravitationnelle) pour s'être accrochés à un objet qui passe, ou retenus par des anneaux de débris en orbite qui auraient pu fusionner pour former un satellite heures supplémentaires. La Terre et Mars ont pu conserver des satellites, mais principalement parce qu'ils sont les plus externes des planètes intérieures.
La Terre n'a qu'un seul satellite naturel, que nous connaissons - le Lune. Avec un rayon moyen de 1737 km et une masse de 7,3477 x 10²² kg, la Lune est 0,273 fois la taille de la Terre et 0,0123 aussi massive, ce qui est assez grand pour un satellite. C'est également la deuxième lune la plus dense de notre système solaire (après Io), avec une densité moyenne de 3,3464 g / cm³.
Plusieurs théories ont été proposées pour la formation de la Lune. L'hypothèse qui prévaut aujourd'hui est que le système Terre-Lune s'est formé à la suite d'un impact entre la proto-Terre nouvellement formée et un objet de la taille de Mars (nommé Theia) il y a environ 4,5 milliards d'années. Cet impact aurait fait exploser le matériau des deux objets en orbite, où il s'est finalement accrété pour former la Lune.
Mars, quant à lui, a deux lunes - Phobos et Deimos. Comme notre propre Lune, les deux lunes martiennes sont verrouillées sur Mars, elles présentent donc toujours le même visage à la planète. Comparés à notre Lune, ils sont rugueux et ressemblent à des astéroïdes, et aussi beaucoup plus petits. D'où la théorie dominante selon laquelle il s'agissait jadis d'astéroïdes chassés de la ceinture principale par la gravité de Jupiter, puis acquis par Mars.
La plus grande lune est Phobos, dont le nom vient du mot grec qui signifie «peur» (c'est-à-dire phobie). Phobos ne mesure que 22,7 km de diamètre et a une orbite qui la place plus près de Mars que Deimos. Comparé à la propre Lune de la Terre - qui orbite à une distance de 384 403 km de notre planète - Phobos orbite à une distance moyenne de seulement 9 377 km au-dessus de Mars.
La deuxième lune de Mars est Deimos, qui tire son nom du mot grec pour panique. Il est encore plus petit, ne mesurant que 12,6 km de diamètre, et est également de forme moins irrégulière. Son orbite le place beaucoup plus loin de Mars, à une distance de 23 460 km, ce qui signifie que Deimos met 30,35 heures pour effectuer une orbite autour de Mars.
Ces trois lunes sont la somme totale des lunes se trouvant dans le système solaire intérieur (au moins, selon la définition conventionnelle). Mais en regardant plus loin à l'étranger, nous voyons que ce n'est vraiment que la pointe de l'iceberg. Penser qu'on croyait autrefois que le La lune était la seule du genre!
Système solaire externe:
Au-delà de la ceinture d'astéroïdes (et de la ligne de givre), les choses deviennent très différentes. Dans cette région du système solaire, chaque planète possède un système substantiel de lunes; dans le cas de Jupiter et de Saturne, atteignant peut-être même des centaines. Jusqu'à présent, un total de 170 lunes ont été confirmées en orbite autour des planètes extérieures, tandis que plusieurs centaines d'autres corps et astéroïdes mineurs en orbite.
En raison de son immense taille, masse et attraction gravitationnelle, Jupiter possède le plus de satellites de toutes les planètes du système solaire. À l'heure actuelle, le système jovien comprend 67 lunes connues, bien qu'il soit estimé qu'il peut avoir jusqu'à 200 lunes et moonlets (dont la majorité n'a pas encore été confirmée et classée).
Les quatre plus grandes lunes joviennes sont connues sous le nom de lunes de Galilée (du nom de leur découvreur, Galileo Galilei). Ils comprennent: Io, le corps le plus volcaniquement actif de notre système solaire; Europa, soupçonné d'avoir un océan souterrain massif; Ganymède, la plus grande lune de notre système solaire; et Callisto, qui est également soupçonné d'avoir un océan souterrain et présente certains des matériaux de surface les plus anciens du système solaire.
Ensuite, il y a le groupe intérieur (ou groupe Amalthea), qui est composé de quatre petites lunes qui ont des diamètres inférieurs à 200 km, orbitent à des rayons inférieurs à 200000 km et ont des inclinaisons orbitales inférieures à un demi-degré. Ce groupe comprend les lunes de Métis, Adrastea, Amalthea et Thebe. Avec un certain nombre de moonlets internes encore inconnus, ces lunes reconstituent et maintiennent le système d'anneaux faibles de Jupiter.
Jupiter possède également un réseau de satellites irréguliers, qui sont sensiblement plus petits et ont des orbites plus éloignées et excentriques que les autres. Ces lunes sont divisées en familles qui ont des similitudes en orbite et en composition, et seraient en grande partie le résultat de collisions d'objets de grande taille capturés par la gravité de Jupiter.
Semblable à Jupiter, on estime que Saturne a au moins 150 lunes et moonlets, mais seulement 53 de ces lunes ont reçu des noms officiels. Parmi ceux-ci, 34 ont moins de 10 km de diamètre et 14 autres ont entre 10 et 50 km de diamètre. Cependant, certaines de ses lunes intérieures et extérieures sont assez grandes, allant de 250 à plus de 5000 km.
Traditionnellement, la plupart des lunes de Saturne ont été nommées d'après les Titans de la mythologie grecque et sont regroupées en fonction de leur taille, de leurs orbites et de leur proximité avec Saturne. Les lunes les plus intérieures et les lunes régulières ont toutes de petites inclinations et excentricités orbitales et des orbites progrades. Pendant ce temps, les lunes irrégulières dans les régions ultrapériphériques ont des rayons orbitaux de millions de kilomètres, des périodes orbitales de plusieurs années et se déplacent sur des orbites rétrogrades.
Les grandes lunes intérieures, qui orbitent à l'intérieur de l'anneau E, comprennent les plus grands satellites Mimas Enceladus, Tethys et Dione. Ces lunes sont toutes composées principalement de glace d'eau et on pense qu'elles se différencient en un noyau rocheux et un manteau et une croûte glacés. Les grosses lunes extérieures, qui orbitent à l'extérieur de l'anneau E de Saturne, sont de composition similaire aux lunes intérieures - c'est-à-dire composées principalement de glace d'eau et de roche.
À 5150 km de diamètre et 1350 × 1020 kg de masse, Titan est la plus grande lune de Saturne et comprend plus de 96% de la masse en orbite autour de la planète. Titan est également la seule grande lune à avoir sa propre atmosphère, qui est froide, dense et composée principalement d'azote avec une petite fraction de méthane. Les scientifiques ont également noté la présence d'hydrocarbures aromatiques polycycliques dans la haute atmosphère, ainsi que de cristaux de glace de méthane.
La surface de Titan, qui est difficile à observer en raison de la brume atmosphérique persistante, ne montre que quelques cratères d'impact, des preuves de cryo-volcans et des champs de dunes longitudinaux qui auraient été façonnés par les vents de marée. Titan est également le seul corps du système solaire à côté de la Terre avec des corps de liquide à sa surface, sous la forme de lacs de méthane-éthane dans les régions polaires nord et sud de Titan.
Uranus possède 27 satellites connus, qui sont divisés en catégories de grosses lunes, de lunes intérieures et de lunes irrégulières (similaires à d'autres géantes gazeuses). Les plus grandes lunes d'Uranus sont, par ordre de taille, Miranda, Ariel, Umbriel, Oberon et Titania. Ces lunes varient en diamètre et en masse de 472 km et 6,7 × 1019 kg pour Miranda à 1578 km et 3,5 × 1021 kg pour Titania. Chacune de ces lunes est particulièrement sombre, avec des albédos à faible liaison et géométriques. Ariel est le plus brillant tandis qu'Umbriel est le plus sombre.
On pense que toutes les grandes lunes d'Uranus se sont formées dans le disque d'accrétion, qui existait autour d'Uranus pendant un certain temps après sa formation, ou résultaient du grand impact subi par Uranus au début de son histoire. Chacun est composé de quantités à peu près égales de roche et de glace, à l'exception de Miranda qui est principalement constituée de glace.
Le composant de glace peut comprendre de l'ammoniac et du dioxyde de carbone, tandis que le matériau rocheux serait composé de matériaux carbonés, y compris des composés organiques (similaires aux astéroïdes et aux comètes). On pense que leurs compositions sont différenciées, avec un manteau glacé entourant un noyau rocheux.
Neptune possède 14 satellites connus, dont tous sauf un portent le nom de divinités grecques et romaines de la mer (à l'exception de S / 2004 N 1, qui est actuellement sans nom). Ces lunes sont divisées en deux groupes - les lunes régulières et irrégulières - en fonction de leur orbite et de la proximité de Neptune. Les lunes régulières de Neptune - Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larissa, S / 2004 N 1 et Proteus - sont celles qui sont les plus proches de la planète et qui suivent des orbites progrades circulaires situées dans le plan équatorial de la planète.
Les lunes irrégulières de Neptune se composent des satellites restants de la planète (y compris Triton). Ils suivent généralement des orbites inclinées excentriques et souvent rétrogrades loin de Neptune. La seule exception est Triton, qui orbite près de la planète, suivant une orbite circulaire, bien que rétrograde et inclinée.
Dans l'ordre de leur distance de la planète, les lunes irrégulières sont Triton, Nereid, Halimede, Sao, Laomedeia, Neso et Psamathe - un groupe qui comprend des objets progrades et rétrogrades. À l'exception de Triton et Nereid, les lunes irrégulières de Neptune sont similaires à celles d'autres planètes géantes et auraient été capturées par gravité par Neptune.
Avec un diamètre moyen d'environ 2700 km (mi) et une masse de 214080 ± 520 x 1017 kg, Triton est la plus grande des lunes de Neptune et la seule assez grande pour atteindre l'équilibre hydrostatique (c'est-à-dire de forme sphérique). À une distance de 354 759 km de Neptune, il se situe également entre les lunes intérieures et extérieures de la planète.
Ces lunes constituent la part du lion des satellites naturels du système solaire. Cependant, grâce à l'exploration en cours et aux améliorations apportées à notre instrumentation, des satellites sont également découverts en orbite autour de corps mineurs.
Planètes naines et autres corps:
Comme déjà noté, il existe plusieurs planètes naines, TNO et autres corps dans le système solaire qui ont également leurs propres lunes. Il s'agit principalement des satellites naturels qui ont été confirmés en orbite autour de Pluton, Eris, Haumea et Makemake. Avec cinq satellites en orbite, Pluton possède les lunes les plus confirmées (bien que cela puisse changer avec d'autres observations).
La plus grande et la plus proche en orbite de Pluton est Charon. Cette lune a été identifiée pour la première fois en 1978 par l'astronome James Christy à l'aide de plaques photographiques de l'Observatoire naval des États-Unis (USNO) à Washington, D.C.Au-delà de Charon, se trouvent les quatre autres lunes circumbinaires - Styx, Nix, Kerberos et Hydra, respectivement.
Nix et Hydra ont été découverts simultanément en 2005 par l'équipe de recherche des compagnons de Pluton à l'aide du télescope spatial Hubble. La même équipe a découvert Kerberos en 2011. Le cinquième et dernier satellite, Styx, a été découvert par le vaisseau spatial New Horizons en 2012 alors qu'il capturait des images de Pluton et Charon.
Charon, Styx et Kerberos sont tous suffisamment massifs pour s'être effondrés sous une forme sphéroïde sous leur propre gravité. Nix et Hydra, quant à eux, sont de forme oblongue. Le système Pluton-Charon est inhabituel, car il est l'un des rares systèmes du système solaire dont le barycentre se trouve au-dessus de la surface du primaire. En bref, Pluton et Charon sont en orbite, ce qui fait dire à certains scientifiques qu'il s'agit d'un «système à deux nains» au lieu d'une planète naine et d'une lune en orbite.
De plus, il est inhabituel en ce que chaque corps est verrouillé à l'autre. Charon et Pluton se présentent toujours le même visage; et de n'importe quelle position sur l'un ou l'autre corps, l'autre est toujours à la même position dans le ciel, ou toujours obscurci. Cela signifie également que la période de rotation de chacun est égale au temps nécessaire à l'ensemble du système pour tourner autour de son centre de gravité commun.
En 2007, des observations par l'Observatoire des Gémeaux de plaques d'hydrates d'ammoniac et de cristaux d'eau à la surface de Charon suggèrent la présence de cryo-geysers actifs. Cela semblerait indiquer que Pluton a un océan souterrain qui est chaud en température et que le noyau est géologiquement actif. Les lunes de Pluton auraient été formées par une collision entre Pluton et un corps de taille similaire au début de l'histoire du système solaire. La collision a libéré des matériaux qui se sont consolidés dans les lunes autour de Pluton.
En deuxième position vient Haumea, qui a deux lunes connues - Hi’iaka et Namaka - qui portent le nom des filles de la déesse hawaïenne. Les deux ont été découverts en 2005 par l'équipe de Brown alors qu'il effectuait des observations d'Haumea au W.M. Observatoire de Keck. Hi’iaka, initialement surnommée «Rudolph» par l’équipe Caltech, a été découverte le 26 janvier 2005.
C'est l'extérieur et - à environ 310 km de diamètre - le plus grand et le plus brillant des deux, et orbite autour d'Haumea sur une trajectoire presque circulaire tous les 49 jours. Les observations infrarouges indiquent que sa surface est presque entièrement recouverte de glace d'eau cristalline pure. Pour cette raison, Brown et son équipe ont émis l'hypothèse que la lune est un fragment d'Haumea qui s'est rompu lors d'une collision.
Namaka, la plus petite et la plus intérieure des deux, a été découverte le 30 juin 2005 et surnommée «Blitzen». C’est un dixième de la masse de Hi’iaka et orbite sur Haumea en 18 jours sur une orbite très elliptique. Les deux lunes encerclent Haumea avec des orbites très excentriques. Aucune estimation n'a encore été faite quant à leur masse.
Eris a une lune appelée Dysnomia, qui doit son nom à la fille d'Eris dans la mythologie grecque, qui a été observée pour la première fois le 10 septembre 2005 - quelques mois après la découverte d'Eris. La lune a été repérée par une équipe utilisant les télescopes Keck à Hawaï, qui était occupée à effectuer des observations des quatre TNO les plus brillants (Pluton, Makemake, Haumea et Eris) à l'époque.
En avril 2016, des observations utilisant le Le télescope spatial HubbleLa caméra grand champ 3 a révélé que Makemake avait un satellite naturel - qui a été désigné S / 2015 (136472) 1 (surnommé MK 2 par l'équipe de découverte). Il est estimé à 175 km (110 mi) km de diamètre et a un axe semi-majeur à au moins 21 000 km (13 000 mi) de Makemake.
Les plus grandes et les plus petites lunes:
Le titre de plus grande lune du système solaire revient à Ganymède, qui mesure 5262,4 kilomètres (3270 mi) de diamètre. Cela la rend non seulement plus grande que la Lune de la Terre, mais aussi plus grande que la planète Mercure - bien qu'elle ne possède que la moitié de la masse de Mercure. Quant au plus petit satellite, c'est un lien entre S / 2003 J 9 et S / 2003 J 12. Ces deux satellites, tous deux en orbite autour de Jupiter, mesurent environ 1 km (0,6 mi) de diamètre.
Une chose importante à noter lors de l'examen du nombre de lunes connues dans le système solaire est que le mot clé ici est «connu». Chaque année qui passe, de nouveaux satellites sont confirmés, et la grande majorité de ceux que nous connaissons aujourd'hui n'ont été découverts qu'au cours des dernières décennies. Au fur et à mesure que nos efforts d'exploration se poursuivent et que nos instruments s'améliorent, nous pouvons constater qu'il y a des centaines d'autres qui se cachent!
Nous avons écrit de nombreux articles intéressants sur les lunes du système solaire ici à Space Magazine. Voici quelle est la plus grande lune du système solaire? Quelles sont les planètes du système solaire?, Combien de lunes la Terre a-t-elle?, Combien de lunes Mars a-t-elle?, Combien de lunes Jupiter a-t-elle?, Combien de lunes Saturne at-elle?, Combien de lunes Uranus a-t-elle? Combien de lunes possède Neptune?
Pour plus d'informations, consultez la page d'exploration du système solaire de la NASA.
Nous avons enregistré toute une série de podcasts sur le système solaire à Astronomy Cast. Découvrez-les ici.
Sources:
- Système solaire de la NASA
- Wikipédia
- Exploration du système solaire de la NASA
- Fenêtres sur l'univers
- Archives de Johnston - Astéroïdes avec satellites
