in

La surface de cette planète naine ressemble à un fromage à pâte molle

Eris exoplanètes
Une représentation du noyau rocheux et de la coquille de glace d'Eris sur un fond illustré de la NASA. Crédits : Université de Californie – Santa Cruz.

Pendant longtemps, on pensait qu’Éris, la planète naine la plus massive et la deuxième plus grande connue du système solaire, possédait un noyau rocheux solide surmonté d’une couche de glace dure. Un nouveau modèle suggère l’inverse : la surface de cet objet pourrait se comporter comme un fromage à pâte molle.

Une planète naine intrigante

Éris s’est dévoilée aux astronomes seulement en 2005 en raison de sa position extrêmement éloignée dans le système solaire. Elle est 50% plus éloignée du Soleil que Pluton, ce qui représente environ 68 fois la distance Terre-Soleil.

La découverte d’Éris dans la ceinture de Kuiper avait suscité des discussions importantes sur la définition des planètes, car elle partageait des caractéristiques similaires avec Pluton, qui était classé comme la neuvième planète du système solaire à l’époque. Les astronomes s’étaient alors retrouvés face à la question de savoir s’il fallait considérer Éris et des objets similaires comme des planètes à part entière ou les reclasser en tant que planètes naines.

Ce débat avait finalement conduit à la révision de la définition officielle d’une planète par l’Union astronomique internationale (UAI) en 2006, menant à la déclassification de Pluton en tant que planète et à l’introduction de la catégorie des « planètes naines ».

Par ailleurs, les similitudes de cette planète naine avec Pluton ont poussé Francis Nimmo, de l’Université de Santa Cruz, à l’étudier davantage. Dans le cadre de cette étude, le chercheur s’est entretenu avec Michael Brown, l’un des scientifiques à l’origine de la découverte d’Éris.

Verrouillage des marées

Des observations récentes ont révélé que cette planète naine est en rotation synchrone avec sa lune, Dysnomie.

Le phénomène de verrouillage par les marées est le résultat des forces gravitationnelles entre deux corps célestes en orbite l’un autour de l’autre. Dans le cas d’Éris et de sa lune, l’effet des marées est suffisamment fort pour provoquer le verrouillage mutuel, où la même face d’Éris est toujours dirigée vers Dysnomie, et inversement.

Le mécanisme derrière cela implique la déformation mutuelle causée par les forces de marée. Lorsqu’un objet, comme une lune, orbite autour d’une planète naine, il exerce une force de marée sur cette planète naine en raison de la différence de gravité entre le côté le plus proche et le côté le plus éloigné de la planète. Cette force de marée crée des déformations, ou « bosses », sur la planète naine.

Si la planète naine est suffisamment flexible, ces déformations peuvent alors provoquer un frottement interne, dissipant de l’énergie sous forme de chaleur. Ce processus de dissipation d’énergie agit comme un frein, ralentissant la rotation de la planète naine. Au fil du temps, la dissipation d’énergie par les marées peut conduire au verrouillage mutuel.

Dans le cas d’Éris, les chercheurs ont observé que ce processus de dissipation d’énergie était particulièrement important. Autrement dit, elle perd de l’énergie plus efficacement que prévu. Cette donnée est cruciale pour comprendre sa composition interne.

Eris
Photomontage de vues d’artiste à l’échelle d’Éris (en haut à gauche) et autres objets transneptuniens comparés à la Terre. Crédits : Lexicon/Wikipédia

Une surface particulièrement molle

Cependant, il manquait encore une pièce au puzzle. Les chercheurs ne savaient pas exactement quelle était la taille de Dysnomie.

Pour le savoir, ils ont examiné des données non publiées par Michael Brown. Ces dernières ont montré que la lune d’Éris devait avoir une masse inférieure à un certain seuil. Cette limite supérieure de masse a été cruciale pour les chercheurs dans l’élaboration d’un modèle décrivant la dynamique entre la planète naine et sa lune.

Le rapport de masse entre Éris et Dysnomie, observé grâce au grand réseau millimétrique/submillimétrique d’Atacama, a ensuite joué un rôle déterminant dans la compréhension de la structure interne d’Éris.

Selon ce modèle, Éris présente une structure similaire à celle de Pluton, comprenant un noyau rocheux entouré d’une coquille de glace. Cependant, contrairement à Pluton, qui possède une coquille de glace conductrice, la coquille de glace d’Éris semble présenter un mouvement convectif. Cela indique que la glace se déplace et transfère de la chaleur, jouant un rôle crucial dans le processus de dissipation observé.

En d’autres termes, cela signifie que la surface d’Éris est plus molle que Pluton. Selon les chercheurs, elle pourrait se comporter comme un fromage à pâte molle ou comme une barbotine.

Ainsi, même si Éris était parfois considérée comme une « jumelle » de Pluton, car les deux sont très similaires en termes de taille, ces résultats montrent qu’elles ne sont peut-être pas aussi similaires qu’on le pensait précédemment.

Cette caractéristique convective de la coquille de glace d’Éris pourrait résulter du manque apparent de substances volatiles par rapport à Pluton. Cette disparité pourrait découler d’un impact plus énergétique dans le passé d’Éris, entraînant potentiellement une perte significative de matières volatiles.

Les détails de l’étude sont publiés dans Science Advances.