L Exploration du système de Pluton par la sonde spatiale New Horizons (NASA)

Pluton Charon & co. : leurs découvertes Pluton : 1930 (Clyde Tombaugh) Charon : 1978 (James Christy) Nix et Hydra : 2005 (Hubble) Kerberos : 2011 (Hubble) Styx : 2012 (Hubble)

Pluton: une planète anormale Orbite : 248 ans très elliptique (29,7 49,5 UA) Forte inclinaison sur l écliptique En résonance 3:2 avec Neptune Système double avec Charon reclassé en planète naine Plus gros objet de la ceinture de Kuiper

Le Système de Pluton Pluton-Charon: un système double Pluton : 2 370 km Charon : 1 207 km Styx : 4-14km Nix : 42 x 36 km Kerberos : 15 km? Hydra : 55 x 40 km

Pluton Charon : les valseurs Rotation Synchrone en 6,39 jours Pluton-Charon: 17 180 km

La composition de Pluton et de Charon

Composition interne de Pluton et Charon Pluton Densité ~2 g/cm3 ~ 30%v glace H2O 70%v roches Si complètement différencié manteau de ~ 100 km de glaces Charon Densité ~1,65 g/cm3 ~ 45%v glace H2O 55%v roches

Image Hubble courbe de lumière Première images de Pluton

Image Hubble courbe de lumière Courbe de lumière de Pluton

Glaces et matière organique en surface Composition : Spectre Visible-infrarouge de Pluton N2 solide + CH4 + CO CH4 C2H6 solide organique (Tholins) Température : 40-60 K

Leur distribution sur Pluton +C2H6 Glace N2:CH4:CO Tholins +C2H6 N2:CH4:CO Glace CH4 N2:CH4:CO Tholins Pluton 2002 HST Vis CH4 CH4 CH4

Une surface qui évolue avec les saisons Evolution de la distribution des matériaux clairs (glaces) et sombres (solides organiques) Pluton 1994 - HST Pluton 2002 - HST

L évolution continue Pluton 2002 HST Vis Pluton 2015 New Horizons

Pluton: atmosphère Pression : 6,5 24 µbar Chaude: ~ 75 K Composition : N2, CH4, CO En équilibre avec les glace Varie avec les saisons

New Horizons : la mission 2 objectifs : Survol de: - Pluton et ses satellites (2015) - un objet Trans-Neptunien (2019) - Géologie et composition de la surface - Structure et composition de l atmosphère - Composition des satellites

La sonde d exploration Développé par Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) Instruments sous la responsabilité du Southwest Research Institute 478 kg Alimenté par un RTG (11kg PuO2 ~200W) 16 propulseurs à hydrazine (77kg) Antenne de 2,1m 7 instruments

Les instruments Alice: spectro-imageur UV Ralph MVIC: 7 cameras multispectrales LEISA: spectro-imageur proche IR REX: expérience radio LORRI: imageur haute résolution SWAP: détecteur de vent solaire PEPSSI: spectro particules énergétiques SDC: compteur de poussière (étudiants) Puissance moyenne totale: < 30W

LORRI: imageur haute résolution CCD e2v 1024x1028 pix FOV : 0,29 - IFOV = 5 µrad 8,8 kg, 5 + 10 W L imageur LORRI

La trajectoire

Survol du système Jovien Jupiter et ses 4 satellites Galiléens

Approche du système Plutonien La valse de Pluton et Charon

Pluto ices! And organics and soon spectra!!! New Horizons - LORRI 16 April 2015 Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute

Pluto ices! And organics and soon spectra!!! New Horizons - LORRI 08 May 2015 Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute

Pluto ices! And organics and soon spectra!!! New Horizons - LORRI 08 June 2015 Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute

Pluto ices! And organics and soon spectra!!! New Horizons - LORRI 18 June 2015 Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute

Pluto ices! And organics and soon spectra!!! New Horizons - LORRI 03 July 2015 Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute

Survol de Pluton Quelques chiffres : Distance parcourue: 6,5 milliard de km Distance à la Terre: 5 milliard de km Durée de communication : 4 heures 35 min Vitesse: 50 000 km/h (13,8 km/s) Survol le 14 juillet 2015 Altitude de survol de Pluton : 11 100 km Altitude de survol de charon : 26 900 km

Le survol : animation https://youtu.be/ds_olznv9qk

La géologie de Pluton et Charon : inattendu!

Pluton : une grande diversité de paysages Cratères Montagnes Plaines Dunes?

Pluton: cratères

Pluton: plaines

Pluton: et montagnes de glace d eau

Pluton: et montagnes

Pluton: Des chaos de glace

Pluton: des glaciers d azote

Pluton: des dunes?

Pluton: une atmosphère épaisse

Pluton: avec des couches de brumes

Charon: pas si ennuyeux! Une surface jeune et très variée : Cratères Canyons Montagnes Plaines Matière sombre au pôle

Charon: un canyon géant! 1000+ km de long 7-9 km de profondeur!

Charon: Une calotte sombre Matière organique? crée par l irradiation de CH4 venant de Pluton?

Cartes type de composition (MVIC fausses couleurs) Pluton Charon

Différentes régions géo-chimiques Pluton Charon

? Différentes régions géo-chimiques Glace CH4?? Tholins Glace N2:CH4:CO Tholins? Glace H2O+NH3? Pluton Charon

La composition de la surface de Pluton (spectro-images LEISA)

Pluton, Triton, Eris, Makémaké, Quaoar : Les grandes sœurs des Objets de Kuiper! Dominées par l azote avec plus ou moins de méthane Triton 2707 km N2, CH4, CO, CO2, H2O, Tholins Pluton 2370 km N2, CH4, CO, C2H6?, Tholins Eris 2326 km CH4, N2?, Tholins Makémaké 1430 km CH4, N2?, C2H6, C2H4, C2H2?, Tholins Quaoar 1110 km H2O, CH4, C2H6?, Tholins Charon 1207 km H2O, NH3? KBOs < 1000 km H2O, NH3?

Et deux petits satellites : Nix et Hydra Nix : 42 x 36 km région rougeâtre Hydra : 55 x 40 km cratères, zone sombre

Qu apportera New Horizons? Imageur couleur MVIC et Spectro-imageur LEISA (Ralph instrument) carte de composition avec une résolution spatiale entre 2 et 20 km Détecter le socle en glaces H2O et/ou CO2? Identifier les molécules constituant les premiers chainons des réactions formant la matière organique à partir du méthane et de l azote? Identifier des témoins des échanges atmosphériques saisonniers?

Et après? : un (ou deux) TNO!

Une longue recherche 2002-2014

Survol d un TNO : le 1er janvier 2019 Plus que 1,5 milliard de km à parcourir!

Survol d un petit TNO 2014 MU 69 /PT1 ~ 44 UA 30-45 km A ~ 0,04

Ou est New Horizons aujourd hui?

Remerciements Images: Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute Thomas Appéré Sylvain Philippe