Cérès pourrait s’être formé dans le système solaire externe

Une carte de l’hémisphère nord de Cérès par le détecteur de rayons gamma et de neutrons du vaisseau spatial Dawn, GRaND. Crédit : NASA/JPL-Caltech/UCLA/ASI/INAF

La planète naine Cérès peut être située dans la ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter, mais sa composition et sa grande teneur en eau suggèrent qu’elle s’est formée dans le système solaire externe où d’autres planètes naines orbitent.

Visité par le vaisseau spatial Dawn de la NASA en 2015, Ceres diffère de tous les autres objets de la ceinture d’astéroïdes de plusieurs manières. Il a un diamètre de 588 miles (946 kilomètres) et est sphérique car arrondi par sa propre gravité. Seuls deux autres objets de la ceinture, Vesta et Pallas, sont même presque ronds.

Alors que les astéroïdes sont pour la plupart des amas de roches maintenues lâchement par des liaisons chimiques, Cérès a la forme et la complexité d’une planète, et sa masse équivaut à un tiers de la masse totale de la ceinture d’astéroïdes.

Comme les planètes telluriques, Cérès est différenciée en noyau, manteau et croûte. Sa croûte, ou surface, que Dawn a cartographiée, est un mélange d’eau, d’argile et de carbonates. Son manteau est composé de glace d’eau tandis que son noyau est constitué de roche.

Sous sa surface, Cérès peut abriter des vestiges d’un océan souterrain, un peu comme ceux qui existent sur Pluton et sur des lunes glacées comme Europe et Encelade.

La surface de Cérès contient également des niveaux élevés d’ammoniac, une substance que l’on ne trouve pas sur d’autres objets de la ceinture d’astéroïdes mais qui est beaucoup plus courante dans le système solaire externe. La chaleur du Soleil évapore généralement l’ammoniac dans la région entre Mars et Jupiter. Les régions plus éloignées comme la ceinture de Kuiper sont plus froides, donc les volatils comme l’ammoniac sont beaucoup plus courants.

Avec une faible densité de 2,2 grammes par centimètre cube et une faible réflectivité, Cérès ressemble quelque peu aux chondrites carbonées, également appelées astéroïdes de type C. Ce sont les astéroïdes les plus courants de la ceinture, et beaucoup sont situés relativement près de Cérès.

Cependant, les astéroïdes de type C sont loin d’avoir la même quantité d’eau que Cérès et ne contiennent pas d’ammoniac.

Notant ces différences, une équipe de scientifiques dirigée par Rafael Ribeiro de Sousa de l’Université de Sao Paulo au Brésil propose que Cérès soit née quelque part au-delà de l’orbite de Saturne dans un article récemment publié dans la revue Icarus.

Selon un modèle d’évolution du système solaire, les planètes géantes gazeuses et géantes de glace se sont formées plus près du Soleil et ont migré vers l’extérieur au cours des premières années chaotiques du système solaire. Ce mouvement a déplacé des objets plus petits et distants comme Cérès, dont certains ont migré vers l’intérieur tandis que d’autres ont été détruits lors d’impacts violents et d’autres encore ont été complètement éjectés du système solaire.

Cette même migration vers l’extérieur des géantes du gaz et de la glace aurait pu conduire à la capture par Neptune de Triton, sa plus grande lune, qui aurait autrefois tourné seule autour du Soleil.

“Les résultats de nos simulations numériques appuient l’idée que certains planétestimaux de la taille de Cérès auraient pu être implantés de la région trans-saturnienne dans la ceinture d’astéroïdes par une combinaison de rencontres rapprochées avec des planètes géantes, avec d’autres protoplanètes, une traînée de gaz, une diffusion chaotique, et des résonances de mouvement moyennes avec Jupiter », notent les chercheurs dans l’article.

Selon des simulations informatiques réalisées par les chercheurs, jusqu’à 3 500 petites planètes de la taille de Cérès devaient exister dans le système solaire externe pour qu’une seule puisse survivre aux nombreuses collisions des premières années du système solaire et se retrouver à l’emplacement de Cérès. .

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Laurel Kornfeld

Laurel Kornfeld est une astronome amateur et écrivaine indépendante de Highland Park, NJ, qui aime écrire sur l’astronomie et la science planétaire. Elle a étudié le journalisme au Douglass College de l’Université Rutgers et a obtenu un certificat d’études supérieures en sciences du programme d’astronomie en ligne de l’Université de Swinburne. Ses écrits ont été publiés en ligne dans The Atlantic, la section des blogs invités du magazine Astronomy, la UK Space Conference, le journal de l’Assemblée générale de l’AIU 2009, The Space Reporter et les bulletins d’information de divers clubs d’astronomie. Elle est membre de l’association Amateur Astronomers, Inc. basée à Cranford, dans le New Jersey. Particulièrement intéressée par le système solaire externe, Laurel a fait une brève présentation lors du Great Planet Debate 2008 qui s’est tenu au Johns Hopkins University Applied Physics Lab à Laurel, MD.

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