ASTÉROÏDES

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Dynamique des astéroïdes

La ceinture principale des astéroïdes, située entre l'orbite de Mars et celle de Jupiter, a la forme d'un anneau dont l'épaisseur est de quelques centaines de millions de kilomètres. Elle contient un très grand nombre de petits corps voyageant depuis plusieurs milliards d'années sur des orbites elliptiques qui peuvent souvent se croiser ; par conséquent, ces petits corps ont subi des collisions réciproques.

Les excentricités e et les inclinaisons i des orbites par rapport au plan de l'écliptique ne sont en général pas négligeables. Les valeurs moyennes sont de 0,15 pour l'excentricité et de 80 pour l'inclinaison. L'examen de la distribution des demi-grands axes a des orbites dans la ceinture principale montre que la répartition des astéroïdes en fonction de leur distance au Soleil est loin d'être uniforme. Entre 2 et 3,3 ua, la ceinture principale est fortement peuplée, à l'exception de zones étroites, dites lacunes de Kirkwood (du nom du mathématicien et astronome américain Daniel Kirkwood, qui les a découvertes en 1867), qui correspondent à des orbites dont la période de révolution est en rapport simple avec celle de Jupiter (1/3, 2/5, 3/7 et 1/2). En revanche, la ceinture extérieure, comprise entre 3,3 et 5,2 ua, est pratiquement dépeuplée, et l'on observe cette fois des concentrations aux endroits où des orbites ont des périodes en rapport simple avec celle de Jupiter (2/3, 3/4 et 1/1).

Le problème est très complexe : comment peut-on expliquer les propriétés des ceintures externe et interne, si contradictoires ? On peut expliquer la structure de la ceinture externe. L'existence des planètes troyennes (en résonance 1/1 avec Jupiter) est expliquée par la théorie des points de Lagrange. Les expériences numériques montrent que, aux résonances 3/5 et 2/3, certaines orbites sont piégées et sont donc stables.

En ce qui concerne les lacunes de Kirkwood, il a fallu attendre longtemps avant de trouver des phénomènes expliquant leur formation. En effet, même en simulant numériquement, sur plusieurs centaines de millions d'années, l'évolution d'orbites fictives, celles-ci ne sont pas déstabilisées.

Quatre types d'explications ont été avancés :

– l'hypothèse statistique suppose que les astéroïdes restent très peu de temps dans les résonances, où leur vitesse est maximale ; la probabilité de les observer dans ces résonances est donc très petite, alors qu'est grande celle de les observer à l'extérieur des résonances, où ils séjournent plus longtemps, car leur vitesse est relativement faible ;

– l'hypothèse gravitationnelle considère que la planète massive Jupiter a expulsé les astéroïdes à partir de perturbations purement gravitationnelles ;

– l'hypothèse collisionnelle fait jouer le mécanisme gravitationnel, mais attribue un rôle important aux collisions entre les astéroïdes ;

– reste l'hypothèse cosmogonique ; si l'on admet que la masse de Jupiter a varié rapidement au cours de sa formation, on montre que les conditions dynamiques ont été modifiées, empêchant les astéroïdes de se former dans les résonances.

Les hypothèses statistique et collisionnelle ont été abandonnées, car elles aboutissent à la formation de lacunes plus étroites que celles qui sont observées. Au début des années 1980, une modélisation particulière du problème dynamique permit à Jack L. Wisdom de faire une avancée décisive en direction de l'hypothèse gravitationnelle. Il réussit à montrer que des astéroïdes fictifs placés dans la lacune 1/3 pouvaient être déstabilisés sur quelques centaines de millions d'années. Ce résultat remarquable a été confirmé par des intégrations numériques tenant compte des perturbations de toutes les planètes (hormis Pluton), et non plus seulement dans le cadre d'un modèle simplifié.

En fait, ces résultats sont maintenant compris et sont valables pour toutes les lacunes, à l'exception de la 2/1, pour laquelle l'hypothèse cosmogonique est encore d'actualité.

L'enjeu de ces résultats réside non seulement dans l'expulsion hors de la ceinture des astéroïdes Apollo ou/et Amor mais également dans la localisation des routes chaotiques suivies par les objets qui sont tombés sur la Terre, les météorites. Ces dernières sont en effet pour la plupart des débris d'astéroïdes.

Un autre mécanisme joue un grand rôle au cours des évolutions des astéroïdes. Il est fourni par les résonances séculaires. Ces résonances séculaires sont en effet la clef du mécanisme qui conduit aussi bien à la cré [...]

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 17 pages

Médias de l’article

Astéroïdes

Astéroïdes
Crédits : Encyclopædia Universalis France

vidéo

Distances des planètes au Soleil et loi de Titius-Bode

Distances des planètes au Soleil et loi de Titius-Bode
Crédits : Encyclopædia Universalis France

tableau

Astéroïde Kleopatra

Astéroïde Kleopatra
Crédits : Courtesy NASA / Jet Propulsion Laboratory

photographie

Diversité des astéroïdes

Diversité des astéroïdes
Crédits : Encyclopædia Universalis France

tableau

Afficher les 13 médias de l'article


Écrit par :

  • : astronome de première classe à l'Observatoire de la Côte d'Azur
  • : astronome de première classe à l'Observatoire de la Côte d'Azur
  • : astrophysicien à l'Observatoire de la Côte d'Azur, chargé de recherche au CNRS, responsable du groupe de planétologie dynamique du Laboratoire UMR 6202 Cassiopée, CNRS

Classification

Autres références

«  ASTÉROÏDES  » est également traité dans :

DÉCOUVERTE DU PREMIER ASTÉROÏDE

  • Écrit par 
  • James LEQUEUX
  •  • 427 mots

Dans son Mysterium cosmographicum, publié en 1596, Kepler remarque déjà, entre les orbites de Mars et de Jupiter, l'existence d'un « vide » dans le système solaire schématisé par un emboîtement de sphères et de polyèdres réguliers. D'après la loi empirique, dite de Titius-Bode, proposée par Johann Dani […] Lire la suite

CATASTROPHES NATURELLES (notions de base)

  • Écrit par 
  • Universalis
  •  • 2 845 mots
  •  • 12 médias

Dans le chapitre « Les catastrophes géologiques »  : […] Elles comprennent les séismes, les glissements de terrain (ainsi que les avalanches), les éruptions volcaniques, les tsunamis et les collisions d’astéroïdes. Un séisme est une secousse du sol (ou une série de secousses) d’intensité plus ou moins forte. On en recense environ un million par an, mais tous ne sont pas meurtriers. Un séisme a pour cause le relâchement en profondeur d’énormes contraint […] Lire la suite

CHICXULUB CRATÈRE DE

  • Écrit par 
  • Robert KANDEL
  •  • 438 mots

Pour la plupart des spécialistes, les extinctions massives d'espèces à la fin du Crétacé, il y a 65 millions d'années (Ma), ont résulté de l'obscurcissement du Soleil et de changements climatiques de grande ampleur déclenchés par un impact météoritique catastrophique. Témoins d'un choc violent, le cratère de 180 km de diamètre identifié à Chicxulub, près de la côte du Yucatán (Mexique), et la ré […] Lire la suite

COMÈTES

  • Écrit par 
  • Myriam DÉTRUY
  •  • 4 339 mots
  •  • 7 médias

En 1950, l’astronome américain Fred Whipple fut l’un des premiers à comprendre qui étaient ces voyageuses capables d’illuminer le ciel nocturne de leur vaste chevelure. En des termes inversement proportionnels à leur beauté, il les décrivit comme des « boules de neige sale ». D’après ce modèle, la matière glacée qui compose les comètes passe directement de l’état solide à l’état gazeux en s’appro […] Lire la suite

DINOSAURES

  • Écrit par 
  • Eric BUFFETAUT
  •  • 7 339 mots
  •  • 16 médias

Dans le chapitre « L'impact météoritique de la limite Crétacé-Tertiaire »  : […] Les premiers éléments concrets de réponse sont venus en 1980, lorsque fut annoncée la découverte, dans un très mince niveau argileux situé à la limite Crétacé-Tertiaire, d'indices de la collision d'un astéroïde avec la Terre, le diamètre de cet astéroïde étant estimé à environ 10 kilomètres. Il s'agissait, tout d'abord, d'un enrichissement considérable en iridium, métal très rare dans la croûte t […] Lire la suite

EAU TERRESTRE (ORIGINE DE L')

  • Écrit par 
  • Francis ALBARÈDE, 
  • Marie-Laure PONS
  •  • 2 120 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « ... et de la chronologie de l'apport d'eau : notion de vernis tardif »  : […] La Lune est un corps « sec » : elle a donc été formée avant l'arrivée de l'eau sur Terre. Or la Lune s'est individualisée entre 30 et 60 millions d'années (Ma) après la formation du système solaire. De plus, l'âge de la Terre donné par le plomb (Pb) des galènes (minerai de Pb) est plus jeune d'une centaine de millions d'années environ que l'âge réel de la Terre. Le plomb étant un volatil, cet âge […] Lire la suite

ESPACE (CONQUÊTE DE L') - L'espace et l'homme

  • Écrit par 
  • Jacques VILLAIN
  •  • 5 033 mots
  •  • 24 médias

Dans le chapitre «  L'espace pour connaître l'Univers »  : […] L'espace a indéniablement permis d'accomplir dans la connaissance de l'Univers un bond de géant qui aurait été impossible avec les seuls instruments terrestres. Les progrès qui ont été accomplis durant le premier demi-siècle de l'ère spatiale sont plus importants que ceux qui avaient été réalisés dans tous les siècles précédents. Près de 200 sondes ont été lancées vers la plupart des objets du s […] Lire la suite

ESPACE (CONQUÊTE DE L') - Des pionniers à la fin de la guerre froide

  • Écrit par 
  • Jacques VILLAIN
  •  • 14 624 mots
  •  • 43 médias

Dans le chapitre « Les petits corps »  : […] En 2006, la première mission vers Pluton est confiée à la sonde New Horizons de la N.A.S.A., qui survole Jupiter en février 2007 mais n'arrivera dans la banlieue de Pluton qu'en juillet 2015, après avoir parcouru plus de 5 milliards de kilomètres. Il a fallu attendre la sonde Galileo en 1991 pour obtenir des données précises sur les astéroïdes, plus précisément sur deux d'entre eux, Ida et Gaspra […] Lire la suite

ESPACE (CONQUÊTE DE L') - Succès et désillusions

  • Écrit par 
  • Jacques VILLAIN
  •  • 9 887 mots
  •  • 32 médias

Dans le chapitre « L'espace au service de la connaissance de l'Univers »  : […] Les activités spatiales ont permis de faire dans la connaissance de l'Univers un bond de géant que n'auraient pas permis les seuls télescopes terrestres : cette connaissance a en effet accompli plus de progrès au cours des cinquante premières années de l'ère spatiale qu'au cours des siècles précédents. Près de 200 sondes sont parties en direction de toutes les planètes du système solaire. Certain […] Lire la suite

EXPLORATION DU SYSTÈME SOLAIRE (notions de base)

  • Écrit par 
  • Universalis
  •  • 3 518 mots
  •  • 19 médias

Dans le chapitre « Les astéroïdes »  : […] La ceinture d’astéroïdes, située entre Mars et Jupiter, a fait l’objet de plusieurs explorations. Near Shoemaker reste l’une des plus réussies. Après une rencontre avec l’astéroïde Mathilde en 1997, la sonde s’est mise en orbite en février 2000 autour d’Éros, un astéroïde d’une trentaine de kilomètres de diamètre. Un an plus tard, elle s’est posée à la surface d’Éros et a transmis des données pen […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Christiane FROESCHLÉ, Claude FROESCHLÉ, Patrick MICHEL, « ASTÉROÏDES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 19 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/asteroides/