Le système solaire n’est pas uniquement constitué de planètes et de satellites. Il contient également une multitude de corps de dimension plus réduite, astéroïdes et comètes, ainsi que des petites particules appelées météoroïdes.
Ce qui distingue les deux premiers groupes n’est pas la taille, mais plutôt la distance au Soleil et la composition. Les astéroïdes se trouvent à l’intérieur de l’orbite de Jupiter et sont formés de roches, alors que les comètes se trouvent généralement dans des régions beaucoup plus reculées et sont constituées de glaces et de poussières.
Les astéroïdes
En 1801, l’astronome sicilien Guiseppe Piazzi découvrit un astre inconnu qui se déplaçait dans le ciel et devait donc faire partie du système solaire. Il fut rapidement établi que ce corps, aujourd’hui connu sous le nom de Cérès, orbitait à une distance d’environ 2,8 unités astronomiques du Soleil, soit 410 millions de kilomètres, donc entre Mars et Jupiter.
Cette découverte fut rapidement suivie d’autres : Pallas en 1802, Juno en 1804 et Vesta en 1807. A partir de la deuxième partie du XIXe siècle, le nombre d’observations de corps de ce type augmenta très rapidement. On en connaît maintenant des milliers et les planétologues estiment qu’il en existe 100 000 suffisamment brillants pour être un jour observés depuis la Terre.
Dans l’immense majorité des cas, l’orbite des astéroïdes se trouve comprise entre celles de Mars et de Jupiter, plus précisément entre 2 et 3,5 unités astronomiques, dans ce que l’on a baptisé la ceinture d’astéroïdes.
La taille de ces objets varie entre plusieurs centaines de kilomètres pour quelques spécimens rares comme Cérès et une valeur de l’ordre du mètre (sous ce seuil on parlera plutôt de météoroïde). Ce sont des corps de forme irrégulière constitués de roches et de métaux comme les planètes telluriques.
L’origine des astéroïdes : la résonance
La première hypothèse quant à l’origine des astéroïdes fut l’explosion d’une planète située entre Mars et Jupiter, dont ces petits corps serait le résidu. Cette idée a cependant été abandonnée parce que la masse totale des astéroïdes ne permettrait de reconstruire qu’une planète très petite, avec un diamètre d’à peine la moitié de celui de la Lune.
Aujourd’hui les planétologues pensent que les astéroïdes sont des corps qui n’ont pas réussi à s’agglomérer pour former une planète à cause de l’influence de Jupiter.
Un indice en faveur de cette théorie est la présence de trous dans la distribution des orbites de la ceinture d’astéroïdes. En effet les orbites où la période de révolution serait égale à une fraction simple de celle de Jupiter, par exemple la moitié ou le tiers, sont vides.
Imaginez par exemple un corps en orbite autour de Soleil avec une période moitié de celle de Jupiter. A chaque fois que la planète fait deux tours, elle se retrouve entre le Soleil et Jupiter dans une configuration complètement identique. L’attraction gravitationnelle de la planète géante va donc agir avec la même force et surtout dans la même direction. C’est cette répétition et cette accumulation d’effets exactement identiques qui finit par avoir une influence conséquente sur l’objet : un changement de trajectoire et de période de révolution.
Un tel phénomène ne peut se produire que s’il y a accumulation régulière d’une force identique pendant une très longue période, donc si la période de l’objet et celle de Jupiter sont dans un rapport simple, par exemple la moitié. C’est ce phénomène, appelé la résonance, qui explique les trous dans la distribution actuelle des orbites d’astéroïdes.
C’est le phénomène de résonance qui est probablement responsable de l’absence d’une cinquième planète tellurique entre Mars et Jupiter. En effet, les planètes se sont formées il y a 4,6 milliards d’années, par l’agglomération de poussières en petits corps appelés planétésimaux, qui se sont eux-mêmes regroupés pour former des corps massifs.
Au niveau de la future ceinture d’astéroïdes, une grande partie des planétésimaux était en résonance avec Jupiter, la planète la plus massive du système solaire, et a donc fini par être expulsés de cette zone. Ceci explique qu’il n’y a pas de cinquième planète tellurique, mais uniquement une multitude de petits corps dont la masse totale est relativement faible.
Des astéroïdes hors de la ceinture
Si la grande majorité des astéroïdes habite la ceinture entre Mars et Jupiter, il y a quelques exceptions notables. Certains visitent parfois les régions situées à l’intérieur de l’orbite de Mars (le groupe d’astéroïdes Amor) ou de celle de la Terre (le groupe Apollo). Certains résident en permanence à l’intérieur de l’orbite terrestre (le groupe Aten).
A l’opposé, il existe des astéroïdes qui passent le plus clair de leur temps au-delà de Saturne, comme par exemple Chiron. On trouve également des astéroïdes, appelés les planètes troyennes, qui suivent la même orbite que Jupiter, mais en avance ou en retard de 60 degrés par rapport à la planète (sur les points de Lagrange). Une cinquantaine de planètes troyennes a été observée mais il y en a probablement beaucoup plus.
Mis à jour le 06/04/2024 par Olivier Esslinger