Dfinition d'une plan te

Qu'est-ce qu'une plante ? L'Acad mie Nationale des Sciences amricaine d finit une plante comme tant un corps de moins de 2 masses joviennes gravitant autour d'une toile. Et de fait, autour du Soleil gravitent dix plan tes en tenant compte de 2003 UB313 dcouverte en 2005. Mais historiquement, en 2003 Sedna avait d j t d crt e comme tant la 10eme plan te du systme solaire... Comment une plan te peut-elle ainsi voir son titre usurper ?

Cela vient du fait qu'il n'existe pas de dfinition scientifique du mot "plan te". Pour le dictionnaire il s'agit d'un "objet cleste compact, d pourvu de ractions thermonucl aires, gravitant autour du Soleil ou, par extension, d'une toile". On peut donc en conclure par extension que tout corps c leste infrieur deux masses joviennes et ne produisant pas sa propre lumire est une plan te. Si nous prenons l'exemple de la Terre, effectivement elle est 317 fois plus lg re que Jupiter et ne fait que rfl chie la lumire qu'elle re oit du Soleil. Jupiter en revanche met 2.5 fois plus de rayonnement qu'il n'en re oit mais il n'agit pas de lumire. Ouf ! C'est donc bien une plan te. Mais qu'en est-il advenu de Sedna qui usurpa un temps le titre de 10eme plante ? Elle r pond pourtant aux mmes crit res mais les astronomes l'ont exclue du club ferm des plan tes. Notre dfinition manque donc clairement de pr cision.

La question serait-elle lie la taille minimale de l'astre ? Pas uniquement. De quelles proprit s peut-il s'agir ? Je vous laisse y rfl chir quelque secondes.

D'un autre ct nous n'avons pas rellement besoin d'une d finition car ce mot est tellement commun que mme un enfant en ge de raison comprend trs bien de quoi il s'agit et fait bien la distinction entre une toile et une plante. Mais tout astronome a besoin de construire une d finition scientifique qui peut s'avrer parfois assez loigne de la d finition communment admise.

Nous allons devoir faire une distinction entre la signification populaire du mot "plante" et tout le charroi historico-culturel qu'elle v hicule et sa dfinition purement scientifique. Michael Brown et ses coll gues de Caltech, trs impliqu s dans la dcouverte de la 10eme plan te et des KBO ont trouv 4 d finitions du mot "plante", allant du plus simple mais non moins rigoureux au plus complexe :

1. Point vue purement historique. Mercure, V nus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et Pluton sont des plantes et aucune autre de plus. Mais confront e aux scientifiques, cette dfinition choue lamentablement d finir son objet d'tude. En effet, que devons-nous faire si un jour nous d couvrons une plante plus grosse que Pluton ? Et si nous avons d crt que Pluton est une plante, pourquoi Sedna qui repr sente les 3/4 de sa taille ne serait-elle pas galement une plan te ? Poser des critres de mani re aussi arbitraire ne pourra jamais satisfaire personne et certainement pas les astronomes.

2. Historique mis jour. On peut envisager des raisons historiques tenant compte des derni res dcouvertes. Dans ce cas Mercure jusque Pluton sont des plan tes ainsi que tout nouvel objet plus grand que Pluton. Brown ainsi que probablement la majorit des astronomes acceptent cette d finition qui, soi dit en passant, est la dfinition la plus logique et commun ment accepte par le public. C'est ainsi que si Sedna avait t plus volumineuse que Pluton, tout le monde aurait t d'avis de la consid rer comme la 10eme plante.

Malheureusement cette d finition ne rsiste pas non plus une critique scientifique. En effet, pourquoi la taille de Pluton constituerait-elle un seuil ? Y a-t-il une diffrence de taille si importante entre Pluton (2274 km), Sedna (~1700 km) et Quaoar (1280 km) pour d crter arbitrairement que la premi re est une plante et pas les autres ? L'astronome est forc de rpondre non.

3. La sph re gravitationnelle. Tout objet arrondi en raison de sa force gravitationnelle, qui ne produit pas sa propre lumire et qui gravite directement autour du Soleil, et par extension d'une toile, est une plante. Cette d finition est trs diff rente et fait appel des propri ts physiques. Elle est scientifique, galement valide historiquement et par la plus grande concidence elle d termine une ligne de dmarcation entre les objets arrondis et ceux en forme de "patate" juste un peu plus petits que Pluton. Pourrait-on alors utiliser cette d finition et considrer qu'une plan te est un astre arrondi qui ne fait que rfl chir la lumire de son toile ? Dans ce cas nous devons admettre que Sedna et Quaoar ainsi que l'astro de Cr s et probablement quelques KBO sont par dfinition des plan tes. Pour Michael Brown si cet amendement est le seul prix payer pour obtenir une d finition qui se base sur de solides arguments scientifiques, il est partant.

Malheureusement, cette dfinition choue galement face la question scientifique. Historiquement parlant le critre de sph ricit est apparu suite une concidence. C rs fut initiallement consid re comme une plan te car c'tait le seul objet que l'on avait d couvert entre Mars et Jupiter. Comme son emplacement obissait la loi de Titius-Bode, tout le monde accepta ce nouveau membre comme un fait accompli. Jusqu'au jour o de nouveaux ast rodes furent d couverts et que les astronomes se rendirent compte qui peuplait tout l'espace situ entre les deux plan tes. Il s'en fallut de peu que le systme solaire contienne dix mille plan tes ! De statut de plante C rs est donc pass e celui de membre de la Ceinture des ast rodes.

D'un autre c t, le crit re physique son importance car la sph ricit est troitement lie la masse et donc la taille du corps. Il serait donc int ressant de conserver ce critre qui d crit une classe particulire d'objets du syst me solaire. Mais si historiquement toutes les plantes se sont av res rondes, tout scientifique sait bien que tous les objets ronds ne sont pas des plan tes, sans quoi il y aurait des luminaires dans le ciel... voyez ce que je veux dire (cf la Bible et sa rf rence au Soleil).

Nous devrions trouver un meilleur mot pour dcrire ces objets. Sphero des ? Gravisphres ? Aujourd'hui ces substentifs n'existent pas et les astronomes pr frent utiliser le n ologiste "planto de" pour dcrire un objet rond en orbite autour du Soleil. Toutes les plan tes sont des planto des mais tous les planto des ne sont pas des plantes.

4. Les classes de populations. Cette d finition du terme "plante" est la plus complexe mais galement la plus satisfaisante d'un point de vue scientifique. Une population est un ensemble d'individus appartenant la m me espce. Dans notre contexte il s'agit d'un ensemble d'objets solitaires partageant les m mes proprit s. Sachant cela, l'une des populations les plus connues est la Ceinture des astro des. Sa population est localise dans une zone d limite de l'espace et contient des corps dans une gamme continue de dimensions allant de l'objet mod rment grand (C rs, 1025 km) en passant par la poign e d'objets plus petits (Vesta, Pallas, Hermione, ~550 km) jusqu' l'immense quantit d'objets extrmement petits (rochers, particules de poussi res).

Les individus solitaires sont trs diff rents. Dans leur rgion de l'espace, ils sont soit isol s (comme la Terre) soit font partie d'un ensemble d'objets beaucoup plus petits (par exemples les astro des NEA) sans population continue entre eux, l'inverse de ce qu'on observe par exemple dans la Ceinture des ast rodes. La taille entre deux ast rodes n'est jamais sup rieure un facteur 2. A l'inverse, entre la Terre (12756 km) et disons l'ast rode Ganym de (41 km) qui re dans la r gion, la diffrence atteint un facteur 311 !

De Mercure Neptune, les plantes font partie des individus solitaires par d finition. Pluton et Quaoar n'en font pas partie. Rcemment, suite la dcouverte des KBO, les plan tologues se sont rendus compte que Pluton est de toute vidence membre de la population de la Ceinture de Kuiper car il pr sente les mmes caract ristiques orbitales que Quaoar, 2004 DW ou Varuna par exemple qui sont lg rement plus petits.

Et que devient Sedna ? Ainsi que nous l'avons dit dans l'article qui lui est consacr, comme toute d esse elle rside part dans son royaume. Sedna est ce jour la seule repr sentante connue cette vitesse orbitale. Les astronomes pensent toutefois qu'ils devraient bient t dcouvrir d'autres corps similaires. Michael Brown sugg re donc de classer Sedna parmi les membres d'une grande population en devenir telle que les "Objets du Nuage interne de Oort" plutt que tel un objet solitaire mais certainement pas comme une plan te. Cette classification vite de faire marche arri re dans dix ans et de devoir reclasser Sedna lorsque les astronomes dcouvriront d'autres objets de cette famille !

Etant donn qu'il existe une distinction scientifique claire entre les individus solitaires et les membres des grandes populations, il n'est pas inutile d'inventer des mots pour dcrire ces objets.

Nous pouvons d crire les grandes populations de petits corps en fonction de leur population (Ceinture d'astro des, Ceinture de Kuiper, Nuage interne de Oort, Nuage de Oort) tout en sachant trs bien qu'il peut y avoir ses sous-ensembles dans ces populations (comme il en a en biologie). Que faire des individus solitaires ? N'y a-t-il pas de meilleur mot pour les qualifier que celui de "plan te" ?

Commentaires A la lumire de cette quatri me dfinition, examinons en d tails la description du mot "plante". Tout d'abord, elle n'est pas "pire que la pr cdente" quoiqu'en disent certains critiques. De fait elle est plus complexe mais elle est scientifiquement plus claire et rassemblera probablement tout le monde autour d'une d finition qui ne laisse planer aucun doute sur la nature des plantes.

En effet, notre 4eme d finition tient compte des populations. Elle est motive scientifiquement parlant et bien fond e sur des arguments physiques objectifs. Mais la dfinition de "gravisph re" l'tait tout autant. Existerait-il un un fondement historique nous permettant de dire qu'une plan te est un objet solitaire qui n'est pas membre d'une grande population ? Oui ! Ainsi que nous l'avons expliqu, historiquement C rs fut class parmi les plantes, mais d s que l'on dcouvrit l'existence d'autres corps ayant des orbites similaires, on changea son statut. Historiquement, il existe donc une distinction claire entre plan tes et populations. Toute dfinition qui ne permet de faire cette distinction chouera donc devant le verdict de l'Histoire. C'est ainsi que Pluton fut originellement considr e comme un objet solitaire. Avec le temps, de nombreux objets prsentant ses caract ristiques ont t dcouverts et les astronomes r alisent aujourd'hui qu'il fait en ralit partie d'une grande population, celle des KBO. Historiquement donc, en tenant compte des rcentes d couvertes, Pluton ne devrait plus tre consid re comme une plan te.

Nous voici donc avec un concept du mot "plante". Tout objet du syst me solaire peut assez naturellement tre class soit comme individu solitaire soit comme un membre d'une grande population. Les individus sont les plantes. Les populations ne sont pas des plan tes. Cette dfinition pouse notre dsir historique de distinguer les ast rodes des plan tes et satisfait notre curiosit scientifique.

Aucune m thode de classement n'est parfaite. Une navette spatiale peut tre class e la rubrique Astronautique comme Transport. On peut toujours imaginer (ou mme trouver) des "sc narii pathologiques" comme les qualifie Michael Brown ou notre classification si laborieusement tablie chouera. A l'inverse, les trois premires d finitions sont beaucoup plus rigoureuses et ne devront jamais tre affin es puisqu'elles excluent peu pr s tout pour des raisons on ne peut moins scientifiques !

Mais leurs qualits ne sont pas vraiment des avantages. A mesure que notre connaissance du syst me solaire s'amliorera, notre langage, tant populaire que scientifique, devra s'adapter afin d'exprimer nos connaissances de la mani re la plus prcise qui soit. Selon Michael Brown et son quipe, la classification en population suffira pour classer tous les objets que l'on decouvrira encore dans le systme solaire, mais ils ne demanderaient pas mieux que de d couvrir un objet qui dfierait tous les classements et les forcerait completement repenser la question de savoir "qu'est-ce qu'une plante ?".

Si la plupart des gens taiznt prs passer de 9 10 plan tes (2eme dfinition) d s l'annonce de la dcouverte de Sedna, c'est aujourd'hui chose faite avec 2003 UB313. Toutefois il semble peu probable que beaucoup de personnes seraient heureuses si les astronomes annon aient subitement "nous avons dcid qu'il y a 23 plantes dont voici la liste" ou s'ils d cidaient de supprimer Pluton de cette liste.

Culturellement, je me rappelle que l'annonce faite en 2003 que Sedna tait la 10eme plan te m'avait quelque peu surpris car je ne comprenais pas sur quelle(s) critre(s) avait t fond cette dcision. Le temps a heureusement r tablit la donne.

Malgr des ann es de dbat, le statut de Pluton n'est toujours pas tranch et tous les astronomes ne partagent pas l'ide de l'exclure du petit club ferm des plantes. Mais je dirais que d battre de son statut est un peu normal dans la mesure o physiquement sa taille et ses propri ts la situe la limite entre deux classes, individu isol et membre d'une population.

Cependant son statut de plan te est bien ancr. Pluton est trait e comme une plante sur les sites officiels de la NASA pour ne citer que "The Nine planets", des trucs mn moniques permettent de les retenir, elles figurent toutes sur des timbres et tous les sites d'astronomie l'ont impose comme plan te part enti re. En fait, quand bien mme les astronomes voudraient soustraire Pluton son statut, ils constateraient que le mot "plante" ne leur appartient plus car il s'entoure d'un sens historique et culturel tr s complexes.

Bien sr il n'est pas impossible qu'une nouvelle g nration de chercheurs bouscule une nouvelle fois nos habitudes. Mais jusqu' nouvel ordre tout objet plus grand que Pluton et n'assurant pas son propre rayonnement lumineux est une plante. Une plan te culturelle, une plante historique si vous voulez.

Je ne dirai pas qu'il s'agit d'une plan te scientifique parce que Michael Brown et son quipe reconnaissent qu'il n'existe pas de d finition scientifique qui pouse la fois les conditions rencontres dans le syst me solaire et notre culture. Comme il l'a crit "pour une fois j'ai d cid de laisser gagner la culture. Nous, scientiques, pouvons continuer nos d bats, mais j'espre que nous serons globalement ignor s"

La question est donc entendue : en 2005 il existe donc 10 plantes dans le syst me solaire et une quirielle d'autres populations de petits corps.

Autres systmes plan taires

Depuis 1995, anne de la d couverte de la premire plan te extrasolaire (ou exoplante), on sait qu'il existe des plan tes autour d'autres toiles. Il est m me probable que leur prsence soit tr s courante tant donn le nombre de plantes identifi es depuis lors (plus de cent). Mme si celles qui ont t d tectes jusqu'ici sont toutes des plan tes gantes (au moins de la taille de Jupiter ou Saturne), les astronomes ne d sesprent pas de mettre en vidence des plantes similaires la Terre, ce qui pourrait justifier certaines recherches d'une vie extraterrestre. Entre 1995 et 2005, prs de 150 exoplan tes ont t ainsi dcouvertes.

En 2005, pour la premi re fois, des astronomes ont pu discerner la lumire mise directement par deux plantes, malgr la lueur blouissante et toute proche de leurs toiles. Jusqu'alors, les dcouvertes n' taient qu'indirectes, en constatant les perturbations exerces par les plan tes sur leurs toiles ou en mesurant une baisse de luminosit lors d'une clipse.

Cette fois, deux d couvertes presque simultanes ont t faites par deux quipes diffrentes observant des plan tes diffrentes. Mais comme les deux quipes ont toutes deux utilis le t lescope spatial infrarouge amricain Spitzer, la Nasa a d cid de profiter de l'occasion pour annoncer les deux d couvertes en mme temps.

Le 13 juin 2005, une quipe de scientifiques amricains a annonc la dcouverte de la 155e exoplan te dcouverte depuis 1995. Les caract ristiques de cette plante sont :

• distance la Terre : 15 annes-lumi re
• temprature : entre 204 et 361 degr s Celsius
• masse estime : 5,8 7,5 fois celle de la Terre
• son toile est Gliese 876 (aussi connue sous le nom de BD-156290, une naine rouge dans le Verseau)

Dans le revue Nature du 14 juillet 2005, l'astrophysicien polonais Maciej Konacki du California Institute of Technology (Caltech) a r vl qu'il avait dcouvert une g ante gazeuse, autour de HD 188753, une toile triple (un syst me binaire gravitant autour d'une toile primaire de type solaire). La plan te, HD 188753 Ab, gravite autour de l'toile principale et est du type Jupiter chaude, c'est- -dire une gante gazeuse comme Jupiter, mais beaucoup plus proche de son toile que ne l'est Jupiter du Soleil plus proche de son toile que Mercure ne l'est du Soleil, en fait ! Les mod les actuels (juillet 2005) de formation de telles plantes supposaient une formation une distance approprie pour une plan te gante, suivie d'un rapprochement vers l' toile centrale, ce qui n'est pas possible dans le cas particulier de HD 188753.

Typologie et formation des plantes

On consid re que les plantes se forment en m me temps que leur toile, par condensation d'un nuage de gaz et de mati re interstellaire sous l'influence de la gravitation. Les corps plantaires naissent de perturbations dans le disque d'accr tion, et attirent leur tour divers objets dans leur champ gravitationnel. Cette phase de cr ation se ralise par impacts successifs d'objets qui circulent dans l'espace des vitesses relatives assez importantes (plusieurs kilomtres dizaines de kilomtres par seconde), ce qui d gage de la chaleur chaque collision. Les plan tes nouvellement formes et bombard es de dbris sont donc principalement compos es de matriaux en fusion, dont la chaleur peut se conserver plusieurs millions (voire milliards) d'ann es mme si la surface se refroidit notablement (assez pour se durcir sous forme de roches ou de gaz).

Deux grands types de plan tes peuvent apparatre : les plan tes gazeuses et les plantes telluriques (ou rocheuses).