Dans les régions froides et éloignées du système solaire, au-delà de l'orbite de Pluton, se trouvent les objets transneptuniens (TNO), des corps mystérieux qui préservent des indices clés sur l'histoire précoce de notre système planétaire. Les dernières recherches, menées à l'aide du télescope spatial James Webb (JWST), offrent un aperçu plus détaillé que jamais de la composition, de l'évolution et des connexions mutuelles de ces mondes glacés, révélant une diversité extraordinaire des matériaux de surface et des composés chimiques.

Les mondes glacés comme fenêtres sur le passé

Les objets transneptuniens sont de petits corps glacés qui n'ont jamais formé de planètes. Par conséquent, ils agissent comme des capsules temporelles préservant des traces moléculaires de la période de formation du système solaire. Selon les nouvelles données obtenues grâce au JWST, les scientifiques ont pu, pour la première fois, déterminer précisément les compositions moléculaires des surfaces de ces objets, y compris la glace d'eau, le dioxyde de carbone, le méthanol et les molécules organiques complexes.

Ces composés non seulement indiquent des processus chimiques dans les premières étapes du système solaire, mais révèlent aussi comment des conditions telles que la température et la distance au Soleil ont façonné leur structure. Les scientifiques ont identifié trois groupes principaux de TNO, classés en fonction des caractéristiques de leur composition de surface, qu'ils ont nommés "Bol", "Double dépression" et "Rochers".

Trois groupes différents de TNO

Le premier groupe, "Bol", représente environ 25 % des objets observés et se caractérise par une forte concentration de glace d'eau cristalline et des surfaces sombres et poussiéreuses. Le deuxième groupe, "Double dépression", qui couvre environ 43 % de l'échantillon, montre des traces distinctes de dioxyde de carbone et de molécules organiques. Le troisième groupe, appelé "Rochers", représentant 32 % de l'échantillon, contient des molécules organiques complexes, du méthanol et des molécules contenant de l'azote.

Ces données fournissent un aperçu clé des limites de température au sein du disque protoplanétaire du système solaire, où différents composés ont pu se condenser et persister. Chacun de ces groupes correspond à des conditions spécifiques dans certaines régions du disque, ce qui permet aux scientifiques de reconstituer le scénario de la formation de ces objets il y a plusieurs milliards d'années.

Les Centaures – un pont entre les TNO et le système solaire interne

Alors que les TNO restent dans les régions lointaines du système solaire, certains d'entre eux, sous l'effet des interactions gravitationnelles, migrent vers les régions intérieures, devenant des centaures. Ces objets, situés entre Jupiter et Saturne, représentent une étape transitoire entre les TNO et les comètes. Les recherches sur les centaures menées parallèlement aux études des TNO ont révélé d'importantes différences dans leurs caractéristiques de surface.

Les centaures montrent des signatures spectrales uniques, notamment la présence de couches de régolithe polaire mélangées avec de la glace. Ces surfaces suggèrent que les centaures passent par des changements importants lors de leur passage plus près du Soleil, y compris le chauffage, la sublimation de la glace et la formation des queues des comètes.

Caractéristiques uniques des surfaces des centaures

Les chercheurs ont noté que deux des trois types de surfaces des TNO, "Bol" et "Rochers", sont également présents parmi les centaures. Cependant, une nouvelle catégorie est apparue, appelée "Type superficiel", qui n'est pas présente parmi les TNO. Cette nouvelle classe est caractérisée par une forte concentration de poussière primitive de comètes et une présence remarquablement faible de glaces volatiles.

Ces découvertes suggèrent que les centaures ne sont pas un groupe homogène, mais qu'ils représentent des objets dynamiques qui passent par différentes étapes d'évolution en fonction de leurs trajectoires orbitales et de leur distance au Soleil. Leurs caractéristiques uniques offrent des indices clés sur la manière dont les TNO migrent, évoluent et finissent par devenir des comètes.

Nouvelles perspectives et futures recherches

Cette recherche ne se contente pas de révéler de nouveaux détails sur la composition chimique et l'évolution des surfaces des TNO et des centaures, elle ouvre également la voie à de futures études. Les scientifiques ont désormais une meilleure compréhension des processus moléculaires qui façonnent ces corps, ainsi que de leurs connexions avec le disque protoplanétaire dont ils sont issus.

Les résultats suggèrent que le dioxyde de carbone, et non la glace d'eau, est le composé dominant à la surface de nombreux TNO, ce qui remet en question les conceptions antérieures sur la composition des régions extérieures du système solaire. De plus, la diversité spectroscopique des centaures indique la nécessité de nouveaux modèles pouvant décrire plus précisément leurs trajectoires évolutives.

Avec des instruments de plus en plus précis comme le télescope James Webb, les scientifiques continueront d'étudier ces mondes lointains à la recherche de réponses aux questions sur la formation, l'évolution et l'avenir de notre système solaire.

Source : University of Central Florida