par Fraser Cain , Universe Today
Virtuellement, chaque planète du système solaire a des lunes. La Terre a la lune, Mars a Phobos et Deimos, et Jupiter et Saturne ont respectivement 67 et 62 lunes officiellement nommées. Même Pluton, la planète naine récemment rétrogradée, a cinq lunes confirmées : Charon, Nix, Hydra, Kerberos et Styx. Et même des astéroïdes comme 243 Ida peuvent avoir des satellites en orbite (dans ce cas, Dactyl). Mais qu’en est-il de Mercure ?
Si les lunes sont une caractéristique si commune du système solaire, pourquoi Mercure n’en a-t-elle pas ? Oui, si l’on devait demander combien de satellites possède la planète la plus proche du soleil, ce serait la réponse courte. Mais y répondre de manière plus approfondie nécessite d’examiner le processus par lequel d’autres planètes ont acquis leurs lunes, et de voir comment celles-ci s’appliquent (ou non) à Mercure.
Pour décomposer tout cela, il existe trois façons dont un corps peut acquérir un satellite naturel. Ces causes ont été déterminées grâce à de nombreuses décennies d’astronomes et de physiciens qui ont étudié les différentes lunes du système solaire, et appris à connaître leurs orbites et leurs compositions. Par conséquent, les scientifiques ont une bonne idée de l’origine de ces satellites et de la façon dont ils sont arrivés à orbiter autour de leurs planètes respectives.
Causes des satellites naturels :
Premièrement, un satellite (ou des satellites) peut se former à partir d’un disque circumplanétaire de matière qui orbite autour d’une planète – similaire à un disque protoplanétaire autour d’une étoile. Dans ce scénario, le disque coalesce progressivement pour former des corps plus grands, qui peuvent ou non être assez massifs pour subir un équilibre hydrostatique (c’est-à-dire devenir sphériques). C’est ainsi que Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sont censés avoir acquis la majorité de leurs plus gros satellites.
Deuxièmement, les satellites peuvent être acquis lorsqu’un petit corps est capturé par la gravité d’un corps plus grand. On pense que c’est le cas pour les lunes de Mars, Phobos et Deimos, ainsi que pour les lunes plus petites et irrégulières de Jupiter, Saturne, Neptune et Uranus. On pense également que la plus grande lune de Neptune, Triton, était autrefois un objet trans-neptunien (TNO) qui a été éjecté de la ceinture de Kuiper puis capturé par la gravité de Neptune.
Enfin, il y a la possibilité que les lunes soient le résultat de collisions massives qui ont fait qu’une planète a éjecté une partie de sa matière dans l’espace, qui a ensuite coagulé pour former un satellite en orbite. On pense généralement que c’est ainsi que la lune s’est formée, lorsqu’un objet de la taille de Mars (souvent appelé Théia) est entré en collision avec elle il y a 4,5 milliards d’années.
Sphère de Hill:
Aussi appelée sphère de Roche, une sphère de Hill est une région autour d’un corps astronomique où il domine l’attraction des satellites. Le bord extérieur de cette région constitue une surface à vitesse nulle – qui désigne une surface qu’un corps d’énergie donnée ne peut pas traverser, puisqu’il aurait une vitesse nulle sur cette surface. Pour être en orbite autour d’une planète, une lune doit avoir une orbite qui se trouve dans la sphère de Hill de la planète.
En d’autres termes, une sphère de Hill se rapproche de la sphère d’influence gravitationnelle d’un corps plus petit face aux perturbations d’un corps plus massif (c’est-à-dire l’étoile mère). Ainsi, lorsqu’il s’agit d’objets du système solaire, tout ce qui se trouve à l’intérieur de la sphère de Hill d’une planète sera lié à cette planète, tandis que tout ce qui se trouve à l’extérieur sera lié au soleil.
Un exemple parfait de cela est la Terre, qui est capable de maintenir la lune dans son orbite face à la gravité écrasante du soleil, parce qu’elle orbite à l’intérieur de la sphère de Hill de la Terre. Hélas, c’est la raison pour laquelle Mercure n’a pas de lunes propres. Catégoriquement, elle n’est pas en mesure d’en former une, d’en capturer une, ou d’en acquérir une à partir de matière éjectée en orbite. Et voici pourquoi :
La taille et l’orbite de Mercure :
Vu la petite taille de Mercure (la plus petite planète du ) et sa proximité avec le soleil, sa gravité est trop faible (et sa sphère Hill trop petite) pour retenir un satellite naturel. Fondamentalement, si un gros objet devait s’approcher de Mercure aujourd’hui, au point de pénétrer effectivement dans sa sphère de Hill, il serait probablement happé par la gravité du soleil à la place.
Une autre façon dont Mercure n’aurait pas pu acquérir une lune a à voir avec la rareté de la matière sur son orbite. Cela peut être dû aux vents solaires et aux rayons de condensation des matériaux plus légers, où des substances à l’état de traces comme l’hydrogène et le méthane sont restées sous forme gazeuse plus près du soleil pendant la formation de Mercure, et ont donc été emportées. Il ne restait alors que des éléments comme le fer et le nickel sous forme solide, qui ont ensuite coagulé pour former Mercure et les autres planètes terrestres.
Pendant un temps, au début des années 1970, les astronomes ont pensé que Mercure pouvait avoir une lune. Les instruments à bord du vaisseau spatial Mariner 10 de la NASA ont détecté de grandes quantités de rayonnements ultraviolets à proximité de Mercure qui, selon les astronomes, n’y avaient pas leur place. Certains ont donc émis l’hypothèse que ce rayonnement provenait d’une lune proche. Malheureusement, le rayonnement a disparu le jour suivant, et on a découvert plus tard que la source était en fait une étoile lointaine.
Alas, il semble que les planètes qui sont trop proches du soleil, comme Mercure et Vénus, sont destinées à être sans satellites naturels. C’est donc une bonne chose que nous, Terriens, ayons eu la chance de vivre sur un monde suffisamment éloigné du soleil et doté d’une sphère de Hill assez grande pour conserver un satellite. Nous avons aussi la chance que la collision massive qui a créé notre Lune se soit produite il y a si longtemps !