🔭 Détection d'une atmosphère autour d'un petit transneptunien

Au fin fond du Système solaire, bien au-delà de Neptune, un petit corps glacé vient de surprendre les astronomes: il a développé une atmosphère ténue. Une véritable énigme pour les scientifiques, qui peinent à expliquer l'origine de cette enveloppe gazeuse autour de (612533) 2002 XV93.

Cet objet est un petit corps de la ceinture de Kuiper, un plutino en résonance 2:3 avec Neptune. D'environ 500 kilomètres de diamètre, il est bien plus petit que Pluton (2377 km). Pourtant, comme Pluton, il possède une fine atmosphère, appelée exosphère, qui apparaît lorsqu'il se trouve au plus près du Soleil dans son orbite elliptique.


Cette exosphère a été détectée le 10 janvier 2024, lors d'une occultation stellaire. Une équipe d'astronomes japonais, professionnels et amateurs, a observé une étoile de magnitude 15 s'éteindre progressivement derrière l'objet. Ce phénomène indique la présence d'une atmosphère qui réfracte et atténue la lumière stellaire avant l'occultation totale.


L'atmosphère détectée est extrêmement ténue, avec une pression de surface comprise entre 100 et 200 nanobars. Cela représente 5 à 10 millions de fois moins que la pression terrestre. Pour donner un ordre d'idée, la pression atmosphérique moyenne de Pluton est de 10 millibars, soit 100 000 fois plus élevée.

Quant à sa composition, elle reste une énigme. Sur Pluton, les glaces d'azote, de méthane et de monoxyde de carbone subliment pour former l'atmosphère. Mais les observations du télescope spatial James-Webb n'ont pas détecté ces glaces à la surface de (612533) 2002 XV93. De plus, la température, entre 40 et 50 kelvins, est beaucoup trop basse pour sublimer la glace d'eau ou le dioxyde de carbone.

Face à cette énigme, deux hypothèses sont envisagées par l'équipe de Ko Arimatsu. La première est un impact récent avec un corps cométaire, dont les gaz formeraient une atmosphère temporaire pouvant subsister jusqu'à un millier d'années. La seconde serait une activité cryovolcanique libérant des glaces souterraines, mais le mécanisme qui pourrait la provoquer reste inconnu.


Quelle que soit l'explication, cette découverte remet en question les idées reçues sur la formation des atmosphères. Jusqu'à présent, on pensait que seules les planètes de grande taille pouvaient retenir une enveloppe gazeuse dense. Ce petit objet prouve qu'il faut revoir notre compréhension des processus atmosphériques dans le Système solaire.

Les prochaines étapes consisteront à déterminer la composition exacte de l'exosphère grâce au télescope James-Webb. En surveillant sa densité au fil du temps, on pourra trancher entre les deux scénarios: une diminution indiquerait un impact, tandis qu'une densité stable suggérerait un apport continu par dégazage. Les résultats ont été publiés dans Nature Astronomy.

L'exosphère

L'exosphère est la couche la plus externe de l'atmosphère d'un corps céleste. Dans cette région, les particules gazeuses sont si peu denses qu'elles peuvent s'échapper dans l'espace si leur vitesse est suffisante. Sur Terre, l'exosphère commence vers 500 kilomètres d'altitude, mais elle s'étend jusqu'à plusieurs milliers de kilomètres. Les molécules y sont très rares, avec des collisions presque inexistantes.

Dans le Système solaire, des exosphères existent autour de corps comme Pluton, Mercure ou la Lune. Elles se forment généralement par sublimation de glaces superficielles, par impact de micrométéorites ou par dégazage interne. Chaque exosphère est unique, dépendant de la composition du corps et de son environnement.