Une nouvelle théorie sur l'origine de la lune Triton de Neptune

Triton, la plus grande lune de Neptune, pourrait avoir abandonné un ancien compagnon pour se placer sur son orbite exceptionnelle autour de Neptune. Triton est la seule de toutes les grandes lunes du Système Solaire à graviter autour de sa planète Neptune dans le sens inverse à celui de la rotation de cette dernière (orbite rétrograde). Il est très peu probable qu'elle se soit formée dans cette configuration mais plutôt qu'elle ait été capturé par la gravité de Neptune.


Dans la revue Nature du 11 mai, les scientifiques planétaires Craig Agnor de l'université de Californie de Santa Cruz, et Douglas Hamilton de l'université du Maryland présentent un nouveau modèle décrivant la capture des satellites planétaires basé sur une rencontre gravitationnelle entre trois corps (une planète et un système binaire). Selon ce scénario, Triton aurait été à l'origine membre d'un couple d'astres qui gravitaient autour du Soleil. Les interactions gravitationnelles qui se seraient produites lors d'une approche de Neptune par ce système auraient alors éloigné Triton de son compagnon et il serait devenu satellite de la planète.

"Nous avons trouvé une explication vraisemblable de l'origine de l'orbite particulière de Triton. En outre, ce mécanisme introduit une façon d'interpréter la capture de satellites par une planète qui peut être applicable à d'autres objets du Système Solaire ", indique Agnor.

Triton possède des propriétés semblables à celles de la planète Pluton et est environ 40% plus massive. Elle gravite sur une orbite circulaire inclinée qui se situe entre un groupe de petites lunes intérieures à orbites progrades et un groupe extérieur de petits satellites à orbites progrades et rétrogrades. Il existe d'autres lunes rétrogrades dans le Système Solaire, comme les petites lunes externes de Jupiter et de Saturne, mais elles sont minuscules comparées à Triton (moins de quelques millièmes de sa masse) et ont des orbites beaucoup plus grandes et plus excentriques autour de leurs planètes respectives.

"Il est possible que Triton ait appartenu à un système binaire semblable à Pluton et à sa lune Charon. Charon est relativement massif, environ un huitième la masse de Pluton", explique le scientifique. "En fait, Charon ne tourne pas réellement autour de Pluton, mais les deux objets se déplacent autour de leur centre de gravité commun, qui se trouve entre les deux" ajoute-t-il.

Dans une rencontre rapprochée avec une planète géante comme Neptune, un tel système peut être dissocié par les forces de gravité de la planète. Le mouvement orbital du système binaire fait qu'en général un des membres de déplace plus lentement que l'autre. La dislocation du système peut avoir comme conséquence un changement permanent des orbites de chacun. Ce mécanisme, connu sous le nom de réaction d'échange, pourrait avoir placé Triton sur une orbite quelconque autour de Neptune, selon Agnor.

Des scénarios moins probables

Dans un scénario proposé antérieurement, il était supposé que Triton soit entré en collision avec un autre satellite proche de Neptune. Mais ce mécanisme exigeait que l'objet concerné dans la collision fût à la fois assez grand pour ralentir Triton, et assez petit pour ne pas le détruire. Pour Agnor, la probabilité d'une telle collision est extrêmement mince.

Une autre théorie suggérait que le frottement aérodynamique d'un disque gazeux autour de Neptune ait pu suffisamment ralentir Triton pour permettre sa capture. Mais ce scénario impose des contraintes sévères sur le timing de l'événement de capture. Celui-ci aurait du se produire très tôt dans l'histoire de Neptune, lorsque la planète était entourée par un disque de gaz, mais suffisamment tard cependant, afin que le gaz ait eu le temps de se disperser avant qu'il ne ralentisse trop Triton, ce qui aurait eu comme conséquence de provoquer la chute de la lune sur sa planète.


Depuis une dizaine d'années, de nombreux systèmes binaires ont été découverts dans la Ceinture de Kuiper et ailleurs dans le Système Solaire. Les études récentes indiquent qu'environ 11% des objets de la Ceinture de Kuiper appartiennent à des systèmes binaires, de même qu'environ 16% des astéroïdes proches de la Terre. "Ces découvertes nous ont indiqué le chemin à suivre pour expliquer la capture de Triton" indique Hamilton. "Les systèmes binaires semblent être une caractéristique omniprésente parmi la population des petits corps. La paire Pluton/Charon et les binaires de la Ceinture de Kuiper sont des exemples particulièrement appropriés pour Triton, car leurs orbites s'approchent de celle de Neptune".

La réaction d'échange décrite par Agnor et Hamilton pourrait améliorer notre connaissance de l'évolution du Système Solaire qui contient de nombreux satellites irréguliers. Les chercheurs projettent d'explorer les implications de leurs résultats pour d'autres systèmes de satellites.