Désignée 134340 Pluton, Pluton est une planète naine située dans la ceinture de Kuiper, un vaste anneau de corps célestes au-delà de l'orbite de Neptune. Il est reconnu comme le neuvième plus grand et le dixième objet le plus massif connu en orbite directe autour du Soleil. Bien qu'il ait la particularité d'être le plus grand objet trans-neptunien connu en volume, bien que par une marge étroite, sa masse est inférieure à celle d'Éris. Comme les autres objets de la ceinture de Kuiper, Pluton est principalement composée de glace et de roches et sa taille est nettement inférieure à celle des planètes intérieures. Sa masse est environ un sixième de celle de la Lune et son volume est d'environ un tiers. Initialement classée comme planète, son statut a été réévalué lorsque les astronomes ont établi une nouvelle définition du terme, intégrant des critères révisés.
Pluton (désignation de planète mineure : 134340 Pluton) est une planète naine située dans la ceinture de Kuiper, un anneau de corps au-delà de l'orbite de Neptune. Il s'agit du neuvième plus grand et du dixième objet le plus massif connu en orbite directe autour du Soleil. C'est le plus grand objet transneptunien connu en volume, de loin, mais il est moins massif qu'Eris. Comme les autres objets de la ceinture de Kuiper, Pluton est principalement constituée de glace et de roche et est beaucoup plus petite que les planètes intérieures. Pluton a environ un sixième de la masse de la Lune et un tiers de son volume. Considérée à l'origine comme une planète, son statut a changé lorsque les astronomes ont adopté une nouvelle définition du mot avec de nouveaux critères.
L'orbite de Pluton se caractérise par une excentricité et une inclinaison modérées, sa distance au Soleil variant entre 30 et 49 unités astronomiques (UA), ce qui équivaut à 4,5 à 7,3 milliards de kilomètres (2,8 à 4,6 milliards de miles). À une distance orbitale moyenne de 39,5 UA (5,91 milliards de km ; 3,67 milliards de mi), la lumière du soleil met 5,5 heures pour atteindre Pluton. Malgré sa trajectoire excentrique qui la rapproche périodiquement du Soleil que Neptune, un mécanisme de résonance orbitale stable garantit que les deux corps n'entrent pas en collision.
Pluton est autour de cinq lunes connues : Charon, qui est la plus grande avec un diamètre dépassant la moitié de celui de Pluton ; Styx; Rien; Kerberos ; et Hydra. Pluton et Charon sont parfois classés comme système binaire en raison de leur barycentre, le centre de masse commun, situé à l'extérieur des deux corps, associé à leur état de verrouillage par marée. Le vaisseau spatial New Horizons a effectué la première découverte de Pluton par Clyde W. Tombaugh en 1930, ce qui en fait le premier objet identifié dans la ceinture de Kuiper. Initialement, elle était largement reconnue comme la neuvième planète. Cependant, sa classification planétaire a été soumise à un examen minutieux lorsqu'on s'est rendu compte que sa taille était considérablement plus petite que prévu. Ces réserves se sont intensifiées avec la découverte d'objets supplémentaires dans la ceinture de Kuiper à partir des années 1990, notamment l'objet disque dispersé plus massif Eris en 2005. Par conséquent, en 2006, l'Union astronomique internationale (IAU) a officiellement révisé la définition d'une planète, reclassant ainsi les planètes naines comme Pluton. Néanmoins, un nombre important d'astronomes planétaires persistent à considérer Pluton et d'autres planètes naines comme des planètes.
Historique
Découverte
Dans les années 1840, Urbain Le Verrier a appliqué la mécanique newtonienne pour prévoir l'emplacement de la planète Neptune, alors non identifiée, sur la base de son analyse des perturbations orbitales observées sur Uranus. Des observations ultérieures de Neptune à la fin du 19e siècle ont incité les astronomes à émettre l'hypothèse qu'une autre planète inconnue, distincte de Neptune, influençait l'orbite d'Uranus.
En 1906, Percival Lowell, un éminent Bostonien qui a créé l'Observatoire Lowell à Flagstaff, en Arizona, en 1894, a lancé un projet de recherche complet pour localiser une neuvième planète potentielle, qu'il a désignée « Planète X ». En 1909, Lowell, en collaboration avec William H. Pickering, proposa plusieurs coordonnées célestes possibles pour cette planète hypothétique. Lowell et son observatoire ont poursuivi ces recherches, en utilisant les calculs mathématiques effectués par Elizabeth Williams, jusqu'à sa disparition en 1916, sans succès. À l'insu de Lowell, ses relevés photographiques avaient capturé par inadvertance deux images faibles de Pluton le 19 mars et le 7 avril 1915 ; cependant, celles-ci n’étaient pas identifiées comme étant la planète à l’époque. En outre, quatorze autres observations antérieures à la découverte de Pluton sont connues, la plus ancienne étant enregistrée par l'Observatoire Yerkes le 20 août 1909.
Après la mort de Percival Lowell, sa veuve, Constance Lowell, s'est engagée dans un litige juridique d'une décennie avec l'Observatoire Lowell concernant la succession de son mari, ce qui a par conséquent retardé la reprise des recherches sur la Planète X jusqu'en 1929. Vesto Melvin Slipher, le directeur de l'observatoire, a ensuite confié la tâche de localiser la Planète X à Clyde Tombaugh, alors âgé de 23 ans, qui avait récemment rejoint l'équipe de l'observatoire après que Slipher ait été particulièrement impressionné par son illustrations astronomiques.
La mission de Clyde Tombaugh consistait à photographier systématiquement le ciel nocturne par paires, puis à analyser ces paires pour identifier tout corps céleste ayant changé de position. Utilisant un comparateur de clignotements, il alternait rapidement entre les vues de chaque plaque photographique, générant ainsi une illusion de mouvement pour les objets présentant des changements de position ou d'apparence à travers les images. Après près d'un an d'observation assidue, le 18 février 1930, Tombaugh identifia un objet mobile potentiel sur des plaques capturées les 23 et 29 janvier. Une photographie supplémentaire du 21 janvier, bien que de moindre qualité, corrobora ce mouvement observé. Suite à l'acquisition par l'observatoire d'autres images corroborantes, la découverte fut officiellement annoncée par télégramme à l'observatoire du Harvard College le 13 mars 1930.
Une seule année plutonienne s'étend sur 247,94 années terrestres ; par conséquent, Pluton devrait terminer son orbite inaugurale depuis sa découverte en 2178.
Nomenclature
La désignation Pluton provient de la divinité romaine des enfers, servant également d'épithète à Hadès, son homologue grec.
Suite à l'annonce de la découverte, l'observatoire Lowell a reçu plus d'un millier de propositions de dénomination. Parmi eux, Minerve, Pluton et Cronos sont apparus comme les principaux prétendants. Bien que « Minerva » ait été initialement favorisée par l'équipe de Lowell, elle a finalement été rejetée en raison de son utilisation antérieure pour un astéroïde. Cronus a été jugé inadapté, en grande partie parce qu'il était préconisé par Thomas Jefferson Jackson See, un astronome perçu comme impopulaire et égocentrique. Par la suite, un vote a eu lieu, aboutissant à la sélection unanime de « Pluton ». Pour garantir la permanence de cette désignation et éviter un changement de nom potentiel, similaire aux changements historiques vécus par Uranus, l'Observatoire Lowell a officiellement soumis le nom à la fois à l'American Astronomical Society et à la Royal Astronomical Society, qui ont toutes deux donné leur approbation unanime. Le nom a été officiellement publié le 1er mai 1930.
Le nom Pluton faisait partie d'environ 150 suggestions soumises à Lowell par correspondance et télégrammes. La proposition initiale émanait de Venetia Burney (1918-2009), une écolière de onze ans d'Oxford, en Angleterre, qui s'intéressait à la mythologie classique. Elle a proposé le nom à son grand-père, Falconer Madan, lors d'un petit-déjeuner familial lorsqu'il a partagé la nouvelle de la découverte de Pluton. Madan a ensuite transmis cette suggestion au professeur d'astronomie Herbert Hall Turner, qui l'a ensuite câblée à ses collègues de Lowell le 16 mars, trois jours après l'annonce officielle.
L'appellation « Pluton » a été jugée mythologiquement appropriée, car la divinité Pluton était l'un des six descendants survivants de Saturne, dont les frères et sœurs (Jupiter et Neptune, ainsi que Cérès, Junon et Vesta) avaient déjà été attribués à des planètes majeures ou mineures. La figure mythologique et le corps céleste étaient associés à des domaines « sombres », et la capacité d’invisibilité du dieu reflétait le statut indétectable prolongé de la planète. De plus, la sélection a été renforcée par la coïncidence que les deux premières lettres de Pluton correspondaient aux initiales de Percival Lowell, dont le propre nom, « Percival », avait été une suggestion importante pour la nouvelle planète.
Symbole
Suite à son nom, le symbole planétaire de Pluton ⟨⟩ a été conçu comme un monogramme combinant les lettres « PL ». Bien que ce symbole soit désormais rarement utilisé dans des contextes astronomiques, il reste prédominant en astrologie. À l'inverse, le symbole astrologique prédominant de Pluton, qui est également utilisé occasionnellement en astronomie, représente un orbe (symbolisant potentiellement le bonnet d'invisibilité de Pluton) positionné au-dessus du bident de Pluton ⟨⟩, un dessin originaire du début des années 1930.
La désignation « Pluton » a rapidement imprégné des sphères culturelles plus larges. En 1930, Walt Disney se serait inspiré de ce nom pour présenter le compagnon canin de Mickey Mouse, Pluton, bien que l'animateur Ben Sharpsteen n'ait pas pu déterminer avec certitude la justification de ce choix de nom. Par la suite, en 1941, Glenn T. Seaborg a nommé l'élément nouvellement synthétisé plutonium d'après Pluton, adhérant à la convention établie consistant à nommer les éléments d'après des planètes récemment découvertes, une pratique précédemment observée avec l'uranium (du nom d'Uranus) et le neptunium (du nom de Neptune).
Le nom « Pluton » est largement adopté dans de nombreuses langues, apparaissant souvent sous diverses formes translittérées. En japonais, Houei Nojiri a proposé le calque Meiōsei (冥王星, signifiant "Étoile du roi (Dieu) des enfers"), un terme adopté par la suite par les chinois. et coréen. Si certaines langues indiennes conservent le nom de Pluton, d'autres, dont l'hindi, y font référence sous le nom de Yama, la divinité hindoue de la mort. De même, les langues polynésiennes emploient fréquemment le nom d'une divinité indigène du monde souterrain, illustrée par le terme maori Whiro. Le vietnamien diverge de la nomenclature chinoise en raison d'une contrainte phonologique : le terme sino-vietnamien 冥 minh, signifiant « sombre », est un homophone de 明 minh, qui signifie « brillant ». Par conséquent, les vietnamiens utilisent le nom Yama, également une divinité bouddhiste, rendu par Sao Diêm Vương 星閻王 ("L'étoile de Yama"), qui provient du terme chinois 閻王 Yán Wáng / Yìhm Wòhng ("Roi Yama").
Réfutation de la planète X
Lors de la découverte de Pluton, sa faiblesse inhérente et l'absence de disque perceptible ont immédiatement soulevé des questions quant à son identification comme étant l'hypothèse de la planète X de Lowell. Tout au long du 20e siècle, les estimations de la masse de Pluton ont subi des révisions successives à la baisse.
Au départ, les astronomes déterminaient la masse de Pluton en extrapolant son influence gravitationnelle supposée sur Neptune et Uranus. En 1931, on estimait que la masse de Pluton se rapprochait de celle de la Terre ; des calculs ultérieurs en 1948 ont réduit cette estimation à environ la masse de Mars. Seidelmann et ses collègues, en 1971, ont déterminé une valeur de 0,11±0,02 masse terrestre, basée sur l'hypothèse selon laquelle Pluton perturbait gravitationnellement l'orbite de Neptune. En 1976, Dale Cruikshank, Carl Pilcher et David Morrison, chercheurs de l'Université d'Hawaï, ont découvert des preuves de glace de méthane recouvrant la surface de Pluton, ce qui leur a permis de calculer pour la première fois l'albédo de Pluton. Leurs découvertes ont indiqué que Pluton possédait une luminosité exceptionnellement élevée par rapport à sa taille, ce qui implique que sa masse ne pouvait pas dépasser 1 % de celle de la Terre. Cruikshank et son équipe ont en outre affirmé que la masse de Pluton, estimée à seulement quelques millièmes de celle de la Terre, était insuffisante pour exercer un effet gravitationnel significatif sur les orbites d'Uranus ou de Neptune, reconnaissant ainsi que la découverte de Tombaugh découlait d'une recherche observationnelle approfondie plutôt que d'une prédiction spécifique.
La découverte de Charon, la lune de Pluton, en 1978, a facilité la mesure précise initiale de la masse de Pluton, révélant qu'elle était environ 0,2 % de la masse terrestre, une valeur bien trop petite pour expliquer les divergences orbitales observées pour Uranus. Les recherches ultérieures pour une planète X alternative, en particulier celles menées par Robert Sutton Harrington, se sont révélées infructueuses. En 1992, Myles Standish a utilisé les données du survol de Neptune effectué en 1989 par Voyager 2, ce qui avait conduit à une révision à la baisse de 0,5 % de l'estimation de la masse de Neptune – une quantité équivalente à la masse de Mars – pour recalculer l'influence gravitationnelle de Neptune sur Uranus. En intégrant ces chiffres révisés, les divergences orbitales, et par conséquent la nécessité d'une planète X, ont été éliminées.
En 2000, un consensus parmi les scientifiques affirmait que la planète X, telle que conceptualisée par Lowell, n'existait pas. La prédiction de Lowell de 1915 concernant l'orbite et la position de la planète X montrait une proximité notable avec l'orbite réelle de Pluton et son emplacement à cette période. Peu de temps après la découverte de Pluton, Ernest W. Brown a conclu que cet alignement n'était qu'une coïncidence.
Catégorisation
À partir de 1992, de nombreux corps célestes ont été identifiés en orbite dans la région orbitale de Pluton, démontrant ainsi l'appartenance de Pluton à une population distincte d'objets connue sous le nom de ceinture de Kuiper. Cette prise de conscience a rendu le statut planétaire officiel de Pluton controversé, suscitant un large débat quant à savoir si elle devait être classée aux côtés ou distinctement de la population environnante. Les directeurs de musées et de planétariums ont parfois suscité la controverse en excluant Pluton de leurs modèles planétaires du système solaire. Par exemple, en février 2000, le planétarium Hayden de New York a dévoilé un modèle du système solaire ne comportant que huit planètes, une décision qui a attiré l'attention des médias près d'un an plus tard.
Cérès, Pallas, Junon et Vesta ont été en grande partie reclassées parmi les planètes par la plupart des astronomes suite à la découverte approfondie d'autres astéroïdes au cours des années 1840. À l’inverse, les géologues planétaires distinguaient fréquemment Cérès, et parfois Pallas et Vesta, des astéroïdes plus petits, attribuant cette distinction à leur taille suffisante pour l’évolution géologique. Alors que les objets initiaux identifiés dans la ceinture de Kuiper étaient relativement petits, les découvertes ultérieures incluaient des objets se rapprochant progressivement de la taille de Pluton, certains (y compris Pluton lui-même) répondant aux critères géologiques de la planète, mais ne parvenant pas à satisfaire aux définitions dynamiques.
En 1998, Brian G. Marsden du Minor Planet Center de l'Université Harvard a proposé d'attribuer à Pluton la désignation de planète mineure 10 000, tout en conservant simultanément son statut officiel de planète. La perspective d'une « rétrogradation » de Pluton a provoqué une opposition publique significative, incitant l'Union Astronomique Internationale (UAI) à préciser qu'elle ne préconisait pas, à ce stade, le retrait de Pluton de la liste des planètes.
Au début des années 2000, les astronomes de Caltech, sous la direction de Michael E. Brown, ont mené une étude approfondie du ciel en utilisant une technologie de détection numérique avancée, qui a conduit à la découverte de nombreux objets transneptuniens. Beaucoup de ces objets ont été initialement estimés comme étant comparables ou plus grands que Pluton en taille, initiant ainsi un débat scientifique concernant leur classification potentielle en tant que planètes. Les réévaluations ultérieures ont cependant abouti à des révisions à la baisse de ces estimations de taille en raison d'un albédos étonnamment élevé.
Le débat sur la classification s'est intensifié et est devenu inévitable en juillet 2005, lorsque ces astronomes ont annoncé la découverte d'Éris, un objet manifestement plus massif que Pluton et le corps le plus massif découvert dans le système solaire depuis Triton en 1846. Les médias ont initialement fait référence à Éris comme la dixième planète, malgré l'absence d'un consensus officiel sur sa taille. statut planétaire à l'époque. À l’inverse, une partie de la communauté astronomique considérait cette découverte comme une preuve convaincante de la reclassification de Pluton comme planète mineure.
Classification IAU
Le débat a culminé en août 2006 lors de la réunion triennale de l'AIU, où les astronomes uruguayens Julio Ángel Fernández et Gonzalo Tancredi ont officiellement présenté une nouvelle définition du terme « planète ». Leur proposition stipulait trois conditions essentielles pour qu'un objet du système solaire soit considéré comme une planète :
- L'objet doit maintenir une orbite autour du Soleil.
- L'objet doit posséder une masse suffisante pour que sa propre gravité le rende équilibré hydrostatiquement, ce qui donne une forme presque sphérique.
- L'objet doit avoir dégagé gravitationnellement son chemin orbital d'autres débris importants.
Pluton ne parvient pas à satisfaire au troisième critère. Sa masse ne représente que 0,07 fois la masse combinée des autres objets situés à proximité de son orbite, un contraste frappant avec la Terre, qui représente 1,7 million de fois la masse restante sur son orbite (à l'exclusion de la Lune). L'AIU a ensuite déterminé que les corps célestes, tels que Pluton, qui remplissent les deux premiers critères mais pas le troisième, seraient désignés comme planètes naines. En septembre 2006, l'AIU a officiellement incorporé Pluton, Eris et la lune d'Eris Dysnomia dans son catalogue de planètes mineures, leur attribuant respectivement les désignations officielles de planètes mineures « (134340) Pluton », « (136199) Eris » et « (136199) Eris I Dysnomia ». Si Pluton avait été catalogué lors de sa découverte en 1930, il aurait probablement reçu la désignation 1164, suite à la saga 1163, identifiée un mois auparavant.
La reclassification a rencontré une certaine résistance au sein de la communauté astronomique, en particulier parmi les planétologues qui continuent fréquemment de la rejeter. Ces scientifiques considèrent souvent Pluton, Charon et Éris comme des planètes, appliquant le même raisonnement que celui utilisé pour Cérès, ce qui implique en fait d'accepter uniquement la deuxième clause de la définition de l'AIU. Alan Stern, chercheur principal de la mission New Horizons de la NASA vers Pluton, a publiquement critiqué la résolution de l'AIU. Il a en outre soutenu que la décision manquait d'une large représentation de la communauté astronomique, étant donné que moins de cinq pour cent des astronomes ont participé au vote. Marc W. Buie, alors affilié à l'Observatoire Lowell, a officiellement déposé une pétition contre la définition. À l'inverse, d'autres personnalités éminentes, telles que Mike Brown, l'astronome crédité de la découverte d'Eris, ont exprimé leur soutien à la position de l'AIU.
La réaction du public à la décision de l'AIU a été diverse. L'Assemblée de l'État de Californie a présenté une résolution qui qualifiait facétieusement la décision de l'AIU d'« hérésie scientifique ». Au Nouveau-Mexique, la Chambre des représentants a adopté une résolution honorant Clyde Tombaugh, le découvreur de Pluton et résident de longue date de l'État, déclarant que Pluton serait perpétuellement considérée comme une planète dans le ciel du Nouveau-Mexique et désignant le 13 mars 2007 comme Journée de la planète Pluton. De même, le Sénat de l'Illinois a adopté une résolution en 2009, citant la naissance de Tombaugh dans l'Illinois, qui affirmait que Pluton avait été « injustement rétrogradée au rang de planète « naine » » par l'AIU.
Certains membres du public ont exprimé leur désaccord concernant la reclassification, attribuant leur position au débat scientifique en cours ou motivée par un attachement sentimental, affirmant le statut planétaire de Pluton quelle que soit la détermination de l'AIU. En 2006, l'American Dialect Society, lors de sa 17e sélection annuelle des mots de l'année, a désigné plutoed comme le mot de l'année, définissant « to pluton » comme « rétrograder ou dévaluer une entité ou un individu ». De plus, en avril 2024, l'Arizona, l'État où Pluton a été découvert pour la première fois en 1930, a adopté une législation reconnaissant officiellement Pluton comme sa planète d'État.
En août 2008, des chercheurs représentant des points de vue divergents sur la définition planétaire se sont réunis au laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins pour une conférence comportant des discussions approfondies sur les critères de l'AIU pour les planètes. Cet événement, intitulé « Le débat sur la grande planète », s'est conclu par un communiqué reconnaissant l'incapacité de la communauté scientifique à parvenir à un consensus définitif sur la définition d'une planète. Plus tôt, en juin 2008, l'AIU avait publié un communiqué de presse introduisant le terme « plutoïde » pour classer Pluton et d'autres objets de masse planétaire possédant un demi-grand axe orbital supérieur à celui de Neptune ; cependant, cette nomenclature n'a pas été largement adoptée.
Orbite
Pluton complète une orbite tous les 248 ans environ. Ses paramètres orbitaux divergent considérablement de ceux des grandes planètes, qui maintiennent généralement des trajectoires presque circulaires autour du Soleil, étroitement alignées avec le plan de l'écliptique. A l'inverse, l'orbite de Pluton présente une inclinaison modérée supérieure à 17° par rapport à l'écliptique et possède une excentricité notable, la rendant elliptique. Cette excentricité prononcée fait qu'un segment de la trajectoire orbitale de Pluton se rapproche périodiquement du Soleil plus près que l'orbite de Neptune. Le barycentre du système Pluton-Charon a atteint son périhélie le 5 septembre 1989 et a été positionné plus près du Soleil que Neptune au cours de la période allant du 7 février 1979 au 11 février 1999.
Malgré le maintien d'une résonance orbitale de 3:2 avec Neptune, l'inclinaison et l'excentricité de Pluton présentent un comportement chaotique. Alors que les modèles informatiques peuvent prévoir sa position orbitale sur plusieurs millions d'années dans le passé et dans le futur, les prévisions deviennent peu fiables au-delà d'intervalles dépassant largement son temps Lyapunov de 10 à 20 millions d'années. Ce manque de fiabilité découle de l'extrême sensibilité de Pluton aux détails infimes et incommensurables du système solaire, qui représentent des facteurs imprévisibles modifiant progressivement sa trajectoire orbitale.
Le demi-grand axe de l'orbite de Pluton fluctue entre environ 39,3 et 39,6 UA sur une période d'environ 19 951 ans, ce qui correspond à une période orbitale allant de 246 à 249 ans. Actuellement, on observe que son demi-grand axe et sa période orbitale augmentent.
Relation avec Neptune
Bien que l'orbite de Pluton semble visuellement croiser celle de Neptune lorsqu'elle est observée depuis des perspectives nord ou sud du système solaire, les trajectoires de ces deux corps célestes ne se croisent pas, en fait. Au cours de son périhélie, lorsque Pluton est le plus proche du Soleil et apparemment proche de l'orbite de Neptune depuis ces points d'observation, il atteint simultanément son déplacement maximal vers le nord par rapport au plan orbital de Neptune. Plus précisément, la trajectoire orbitale de Pluton maintient une séparation d'environ 8 UA au nord de celle de Neptune, excluant ainsi toute collision potentielle.
Cependant, cette séparation spatiale à elle seule est insuffisante pour protéger Pluton, car les perturbations gravitationnelles provenant d'autres planètes, en particulier Neptune, pourraient progressivement modifier l'orbite de Pluton, y compris sa précession orbitale, sur des millions d'années, conduisant potentiellement à une collision. Surtout, Pluton est en outre protégé par une résonance orbitale stable de 2: 3 avec Neptune : pour deux orbites complètes que Pluton exécute autour du Soleil, Neptune en accomplit précisément trois. Cette relation est observée dans un cadre de référence qui tourne avec le taux de précession du périhélie de Pluton, qui est d'environ 0,97×10−4 degrés par an.
Ce cycle de résonance s'étend sur environ 495 ans. De nombreux autres corps célestes, collectivement appelés plutinos, partagent cette résonance orbitale identique. Actuellement, au cours de chaque cycle de 495 ans, lorsque Pluton atteint pour la première fois son périhélie (par exemple en 1989), Neptune est positionnée à 57° devant Pluton. Lors du passage ultérieur du périhélie de Pluton, Neptune aura effectué 1,5 orbite supplémentaire, le plaçant à 123° derrière Pluton. L'approche la plus proche entre Pluton et Neptune dépasse 17 UA, une distance supérieure à la séparation minimale de Pluton d'Uranus, qui est de 11 UA. Curieusement, la séparation minimale entre Pluton et Neptune coïncide généralement avec l'aphélie de Pluton.
La résonance orbitale 2:3 entre Pluton et Neptune démontre une stabilité exceptionnelle, ayant persisté pendant des millions d'années. Cette stabilité empêche efficacement des modifications significatives de leurs orbites relatives, garantissant ainsi que les deux corps ne connaîtront jamais de rencontres rapprochées. Même dans un scénario hypothétique où l'orbite de Pluton manquerait d'inclinaison, cette résonance empêcherait toute collision entre les deux objets célestes.
Une déviation mineure de la période orbitale de Pluton par rapport à la résonance 3:2 avec Neptune entraîne une modification progressive de son schéma de distance par rapport à Neptune. Au cours de son périhélie, Pluton traverse l'orbite de Neptune, accélérant ainsi. Cette accélération amène Pluton à s'approcher de Neptune par derrière pendant l'orbite initiale du cycle de 495 ans. Actuellement, Pluton maintient une position entre 50° et 65° derrière Neptune pendant un siècle (par exemple, de 1937 à 2036).
L'interaction gravitationnelle mutuelle entre les deux corps célestes facilite le transfert du moment cinétique vers Pluton. Ce transfert propulse Pluton sur une orbite légèrement plus grande, prolongeant ainsi sa période orbitale, conformément à la troisième loi de Kepler. Suite à de multiples itérations de ce processus, Pluton connaît un retard suffisant pour que, lors du deuxième périhélie de chaque cycle, elle n'ait plus une avance significative sur Neptune lorsque cette dernière s'approche par derrière ; par la suite, Neptune recommence à réduire la période orbitale de Pluton. L'intégralité de ce phénomène cyclique s'étend sur environ 20 000 ans.
Autres facteurs
Les analyses informatiques indiquent que la configuration fondamentale de l'alignement orbital entre Pluton et Neptune reste cohérente sur des échelles de temps géologiques, s'étendant sur des millions d'années. De nombreuses autres résonances et interactions gravitationnelles contribuent à la stabilité orbitale de Pluton. Ces phénomènes proviennent principalement de deux mécanismes supplémentaires, distincts de la résonance de mouvement moyen 2:3 établie.
Premièrement, l'argument du périhélie de Pluton, défini comme l'angle entre son nœud ascendant (là où il coupe l'écliptique ou le plan invariant) et son périhélie (le point d'approche le plus proche du Soleil), présente une libration autour de 90°. Par conséquent, à son périhélie, Pluton atteint son déplacement maximum vers le nord par rapport au plan invariant du système solaire, excluant ainsi toute rencontre rapprochée avec Neptune. Ce phénomène est attribué au mécanisme de Kozai, qui établit une corrélation entre l'excentricité d'une orbite et son inclinaison par rapport à un corps perturbateur plus massif, spécifiquement Neptune dans ce contexte. Par rapport à Neptune, l'amplitude de libration mesure 38°, garantissant que la séparation angulaire entre le périhélie de Pluton et l'orbite de Neptune dépasse systématiquement 52° (90°-38°). La séparation angulaire minimale de cette configuration se reproduit environ tous les 10 000 ans.
Deuxièmement, les longitudes des nœuds ascendants des deux corps célestes, représentant leurs points d'intersection avec le plan invariant, présentent une relation quasi-résonante avec la libration susmentionnée. Lorsque ces deux longitudes coïncident, impliquant un alignement colinéaire des deux nœuds avec le Soleil, le périhélie de Pluton est précisément à 90°, le positionnant au plus près du Soleil tout en étant simultanément à son excursion maximale vers le nord depuis le plan orbital de Neptune. Cette configuration spécifique est appelée la superrésonance 1:1. La formation de cette superrésonance implique l'influence collective de toutes les planètes joviennes, à savoir Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.
Rotation
La période de rotation sidérale de Pluton, constituant son jour, est précisément de 6,387 jours terrestres. Semblable à Uranus et à l'astéroïde 2 Pallas, Pluton présente une rotation rétrograde au sein de son plan orbital, caractérisée par une inclinaison axiale de 120°, entraînant des variations saisonnières prononcées. Pendant ses solstices, environ un quart de sa surface est constamment exposé à la lumière du jour, tandis qu'un autre quart reste dans l'obscurité continue. L'étiologie de cette orientation anormale a fait l'objet d'un discours scientifique. Des recherches menées par l'Université de l'Arizona suggèrent que ce phénomène pourrait provenir de la tendance inhérente d'un corps céleste à ajuster sa configuration de rotation pour atteindre des états d'énergie minimaux. Un tel ajustement entraînerait une redistribution des masses excédentaires vers les régions équatoriales, tandis que les zones déficitaires en masse migreraient vers les pôles. Ce processus est appelé divagation polaire.
Une publication de l'Université d'Arizona postule que cet effet pourrait être induit par l'accrétion de masses d'azote gelées dans les régions perpétuellement ombragées de la planète naine. De telles masses accumulées provoqueraient une réorientation du corps, entraînant son inclinaison axiale distinctive de 120°. L'accumulation d'azote est directement imputable à la distance héliocentrique considérable de Pluton. Les températures équatoriales peuvent chuter jusqu'à −240 °C (−400,0 °F ; 33,1 K), facilitant le gel de l'azote d'une manière analogue au gel de l'eau sur Terre. Un phénomène d'errance polaire analogue, observé sur Pluton, se manifesterait sur Terre si la calotte glaciaire de l'Antarctique était nettement plus massive.
Géologie
Surface
Les vastes plaines à la surface de Pluton sont principalement constituées de plus de 98 % de glace azotée, complétée par des traces de méthane et de monoxyde de carbone. L'azote et le monoxyde de carbone présentent leurs concentrations les plus élevées dans l'hémisphère anti-Charon de Pluton (environ 180° de longitude, englobant Spoutnik Planitia, le lobe ouest de Tombaugh Regio), tandis que le méthane prédomine près de 300° de longitude est. Les formations montagneuses sont composées de glace d'eau. La surface de Pluton présente une hétérogénéité considérable, caractérisée par des variations significatives dans les propriétés albédo et chromatiques.
Pluton présente l'un des contrastes de surface les plus prononcés au sein du système solaire, comparable à celui observé sur la lune de Saturne, Iapetus. Sa coloration va du noir anthracite à l'orange foncé et au blanc. Les caractéristiques chromatiques de Pluton ressemblent davantage à celles d'Io, affichant une teinte légèrement plus orange et considérablement moins rouge que celles de Mars. Les caractéristiques géographiques importantes comprennent Tombaugh Regio, également connu sous le nom de « Cœur », qui est une région lumineuse et importante située sur l'hémisphère opposé à Charon ; Belton Regio, ou la « Baleine », une grande étendue sombre sur l'hémisphère arrière ; et les « Brass Knuckles », une séquence de zones équatoriales sombres sur l'hémisphère principal.
Spoutnik Planitia, qui constitue le lobe occidental du « Cœur », est un bassin de 1 000 km de large composé de glaces gelées d'azote et de monoxyde de carbone. Ce bassin est segmenté en cellules polygonales, interprétées comme des cellules de convection qui transportent vers leurs périphéries des blocs flottants de croûte de glace d'eau et des fosses de sublimation. Des indicateurs évidents d’écoulements glaciaires sont présents à la fois à l’entrée et à la sortie du bassin. L'absence de cratères visibles, observée par New Horizons, suggère un âge de surface inférieur à 10 millions d'années. Des enquêtes récentes ont déterminé que l'âge de la surface est d'environ 180000+90000
−40000 ans. L'équipe scientifique de New Horizons a résumé ses premières découvertes en déclarant que "Pluton présente une étonnamment grande variété de reliefs géologiques, y compris ceux résultant d'interactions glaciologiques et surface-atmosphère ainsi que de processus d'impact, tectoniques, cryovolcaniques possibles et de perte de masse."
Dans les régions occidentales de Spoutnik Planitia, des champs de dunes transversaux ont été observés, sculptés par des vents provenant du centre du bassin et dirigés vers les montagnes adjacentes. Ces dunes présentent des longueurs d'onde allant de 0,4 à 1 km et sont présumées être composées de particules de méthane d'une taille d'environ 200 à 300 μm.
Structure interne
Pluton possède une densité de 1,853±0,004 g/cm§56§. Étant donné que la désintégration des éléments radioactifs générerait à terme suffisamment de chaleur pour faciliter la séparation des glaces des matériaux rocheux, les scientifiques émettent l'hypothèse que la structure interne de Pluton est différenciée. Cette différenciation entraînerait la sédimentation de la matière rocheuse en un noyau dense, enveloppé par un manteau de glace d'eau. Avant la mission New Horizons, le diamètre estimé du noyau était de 1 700 km, ce qui représente 70 % du diamètre total de Pluton.
Ce réchauffement interne peut persister, entretenant potentiellement un océan souterrain d'eau liquide, estimé à 100 à 180 km d'épaisseur, situé à la limite noyau-manteau. En septembre 2016, des chercheurs de l’Université Brown ont mené des simulations de l’impact qui aurait créé Spoutnik Planitia. Leurs découvertes suggèrent que la formation du bassin aurait pu résulter de la remontée d'eau liquide sous la surface après la collision, indiquant ainsi la présence d'un océan souterrain d'une profondeur minimale de 100 km.
En juin 2020, les astronomes ont présenté des preuves suggérant que Pluton aurait pu posséder un océan souterrain, et donc potentiellement habitable, au cours de ses premiers stades de formation. Par la suite, en mars 2022, une équipe de recherche a postulé que les formations connues sous le nom de Wright Mons et Piccard Mons représentaient une coalescence de nombreux dômes cryovolcaniques plus petits. Cette interprétation implique l'existence d'une source de chaleur interne à l'intérieur du corps, d'une ampleur auparavant considérée comme improbable.
Masse et taille
Le diamètre de Pluton mesure 2 376,6±1,6 km et sa masse est calculée comme (1,303±0,003)ק1213§22 kg, ce qui correspond à 17,7 % de la masse de la Lune et 0,22 % de celle de la Lune. La masse de la Terre. La superficie de Pluton est d'environ 1,774443ק222324§ km§2526§, ce qui est légèrement plus grand que la masse continentale de la Russie ou de l'Antarctique (en particulier si l'on tient compte de Glace de mer de l'Antarctique en hiver). Sa gravité en surface est de 0,063 g, contrairement à celle de la Terre qui est de 1 g et de celle de la Lune qui est de 0,17 g. Par conséquent, Pluton possède une vitesse de fuite de 4 363,2 km par heure (2 711,167 miles par heure), nettement inférieure aux 40 270 km par heure de la Terre (25 020 miles par heure). Le diamètre de Pluton est plus de deux fois supérieur à celui de Cérès, le plus gros objet de la ceinture d'astéroïdes, et sa masse est une douzaine de fois supérieure. Bien qu'elle ait un diamètre plus grand de 2 376,6 km par rapport au diamètre approximatif d'Éris de 2 326 km, Pluton est moins massive que la planète naine Éris, un objet transneptunien identifié en 2005.
Pluton possède une masse nettement inférieure à celle des planètes telluriques, en particulier inférieure à 0,2 masse lunaire, et est également moins massive que sept lunes majeures : Ganymède, Titan, Callisto, Io, la Lune terrestre, Europe et Triton. L'identification de Charon, le satellite de Pluton, en 1978, a facilité le calcul précis de la masse totale du système Pluton-Charon grâce à l'application de l'adaptation par Newton de la troisième loi de Kepler. Les observations ultérieures de Pluton lors des occultations avec Charon ont fourni aux scientifiques les moyens de déterminer le diamètre de Pluton avec une plus grande précision, tandis que l'avènement de la technologie de l'optique adaptative a permis une évaluation plus précise de sa forme.
Les mesures précises des dimensions de Pluton ont été complexes en raison de la présence de son atmosphère et d'une brume omniprésente d'hydrocarbures. En mars 2014, Lellouch, de Bergh et al. a présenté des recherches indiquant des rapports de mélange de méthane dans l'atmosphère de Pluton qui étaient cohérents avec un diamètre plutonien dépassant 2 360 km, avec une valeur optimale estimée à 2 368 km. Par la suite, le 13 juillet 2015, les images acquises par le Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) à bord de la mission New Horizons de la NASA, combinées aux données d'autres instruments embarqués, ont initialement établi le diamètre de Pluton à 2 370 km (1 473 mi). Cette mesure a ensuite été affinée à 2 372 km (1 474 mi) le 24 juillet, puis ajustée à 2 374±8 km. Une analyse plus approfondie, utilisant les données de radiooccultation de l'expérience radiologique New Horizons (REX), a donné un diamètre de 2 376,6±1,6 km.
Atmosphère
Pluton possède une atmosphère ténue composée principalement d'azote (N2), de méthane (CH4) et de monoxyde de carbone (CO), qui existent tous dans un état d'équilibre avec leurs glaces de surface correspondantes. Les mesures effectuées par New Horizons indiquent une pression de surface d'environ 1 Pa (10 μbar), ce qui représente une magnitude environ un million à 100 000 fois inférieure à la pression atmosphérique terrestre. Initialement, on a émis l'hypothèse que l'atmosphère de Pluton gèlerait progressivement à sa surface à mesure que la planète naine s'éloignerait du Soleil ; cependant, des analyses ultérieures des données de New Horizons et des observations d'occultation au sol démontrent une augmentation de la densité atmosphérique de Pluton, suggérant sa persistance à l'état gazeux tout au long de son parcours orbital.
Les observations menées par New Horizons ont révélé que le taux d'échappement atmosphérique de l'azote était 10 000 fois inférieur à celui prévu. Alan Stern a postulé que même une élévation mineure de la température de la surface de Pluton pourrait induire une augmentation exponentielle de sa densité atmosphérique, allant potentiellement de 18 hPa à 280 hPa (l'équivalent de trois fois celle de Mars ou d'un quart de celle de la Terre). À des densités aussi élevées, l’azote peut se manifester sous la forme d’un écoulement liquide à la surface. Analogue à l'effet de refroidissement par évaporation de la transpiration sur le corps humain, la sublimation de l'atmosphère de Pluton contribue au refroidissement de sa surface. Pluton présente une troposphère absente ou extrêmement minime ; les données de New Horizons suggèrent la présence d'une simple couche limite troposphérique. Au lieu de mesure, cette couche possédait une épaisseur de 4 km et enregistrait une température de 37 ± 3 K. De plus, cette couche n'est pas continue.
En juillet 2019, un événement d'occultation impliquant Pluton a révélé une réduction inattendue de 20 % de sa pression atmosphérique depuis 2016. Par la suite, en 2021, des astronomes affiliés au Southwest Research Institute ont corroboré cette découverte en analysant les données d'une occultation de 2018. Cette analyse a démontré que la lumière émergeait moins progressivement derrière le disque de Pluton, un phénomène révélateur d'une atmosphère atténuée.
L'existence de méthane, un puissant gaz à effet de serre, dans l'atmosphère de Pluton induit une inversion de température, entraînant une température atmosphérique moyenne de plusieurs dizaines de degrés supérieure à celle de sa surface. Cependant, les observations menées par New Horizons ont indiqué que la haute atmosphère de Pluton est considérablement plus froide que prévu initialement (70 K, contrastant avec environ 100 K). L'atmosphère de Pluton est stratifiée en environ 20 couches de brume distinctes et régulièrement espacées, s'étendant jusqu'à 150 km d'altitude. On suppose que ces couches proviennent d'ondes de pression générées par le flux atmosphérique sur le terrain montagneux de Pluton.
Satellites naturels
Le système plutonien comprend cinq satellites naturels identifiés. Charon, la plus grande et la plus intérieure de ces lunes, a été identifiée pour la première fois en 1978 par l'astronome James Christy. C'est également la seule lune plutonienne potentiellement en équilibre hydrostatique. La masse substantielle de Charon déplace le barycentre du système Pluton-Charon au-delà des limites physiques de Pluton. Au-delà de Charon, quatre lunes circumbinaires considérablement plus petites gravitent autour du système. Ce sont, par ordre croissant de distance par rapport à Pluton : Styx, Nix, Kerberos et Hydra. Nix et Hydra ont été découverts en 2005, suivis de Kerberos en 2011 et de Styx en 2012. Les orbites de ces satellites présentent une faible excentricité (inférieure à 0,006) et sont coplanaires avec l'équateur de Pluton (inclinaison inférieure à 1°), ce qui entraîne une inclinaison d'environ 120° par rapport au plan orbital de Pluton. Ce système plutonien très compact confine les cinq satellites connus dans les 3 % les plus profonds de la région où les orbites progrades pourraient maintenir leur stabilité.
Les périodes orbitales de l'ensemble du système satellitaire de Pluton sont interconnectées par un arrangement complexe de résonances orbitales et de quasi-résonances. Plus précisément, en tenant compte de la précession, les périodes orbitales du Styx, Nix et Hydra présentent un rapport précis de 18:22:33. De plus, il existe un rapport approximatif de 3:4:5:6 entre les périodes orbitales de Styx, Nix, Kerberos et Hydra par rapport à Charon, ces rapports se rapprochant d'une plus grande précision pour les lunes les plus éloignées.
Le système Pluton-Charon représente l'un des rares cas du système solaire où le barycentre est situé à l'extérieur du corps primaire ; le système Patrocle-Ménoetius offre un analogue plus petit, tandis que le système Soleil-Jupiter est le seul exemple plus grand. En raison des tailles comparables de Charon et de Pluton, certains astronomes ont proposé de la classer parmi les planètes naines doubles. Ce système se distingue en outre parmi les configurations planétaires par son verrouillage mutuel des marées, ce qui implique que Pluton et Charon se présentent perpétuellement le même hémisphère - une caractéristique observée dans un seul autre système connu, Eris et Dysnomia. Par conséquent, depuis n’importe quel point d’observation de l’un ou l’autre corps céleste, l’autre reste fixe dans le ciel ou obscurci en permanence. Ce phénomène impose également que la période de rotation de chaque corps corresponde précisément à la période orbitale de l'ensemble du système autour de son barycentre.
On suppose que la formation des lunes de Pluton est le résultat d'une collision catastrophique entre Pluton et un corps céleste de taille comparable au cours des premiers stades de l'évolution du système solaire. Cet événement d'impact a éjecté une quantité importante de matière, qui s'est ensuite accumulée pour former les satellites en orbite autour de Pluton.
Quasi-satellite
En 2012, des calculs ont indiqué que l'objet 15810 Arawn pourrait fonctionner comme un quasi-satellite de Pluton, représentant une configuration co-orbitale distincte. Ces calculs suggèrent qu'Arawn maintiendrait une relation quasi-satellite avec Pluton pendant environ 350 000 ans au cours de chaque cycle de deux millions d'années. Des mesures ultérieures effectuées par la sonde spatiale New Horizons en 2015 ont permis une détermination plus précise de l'orbite d'Arawn, corroborant les premières découvertes. Néanmoins, un consensus parmi les astronomes concernant la classification d'Arawn comme quasi-satellite de Pluton, basée sur sa dynamique orbitale, reste insaisissable, étant donné que sa trajectoire est principalement gouvernée par Neptune, avec seulement de rares perturbations de la part de Pluton.
Origine
L'origine et l'identité précise de Pluton ont historiquement constitué une énigme importante pour les astronomes. Une première hypothèse postulait que Pluton était à l'origine une lune échappée de Neptune, délogée de son orbite par le plus grand satellite de Neptune, Triton. Cependant, cette proposition a ensuite été réfutée par des études dynamiques, qui ont démontré son impossibilité en raison de la distance orbitale constante de Pluton à Neptune.
La position définitive de Pluton dans le système solaire n'est devenue apparente qu'en 1992, coïncidant avec la découverte de nombreux petits objets transneptuniens glacés présentant des similitudes orbitales, de taille et de composition avec Pluton. Cette population d'objets transneptuniens est considérée comme l'ancêtre de nombreuses comètes à courte période. Pluton lui-même est reconnu comme le plus grand constituant de la ceinture de Kuiper, une région stable de corps célestes située entre 30 et 50 UA du Soleil. En 2011, des études complètes de la ceinture de Kuiper jusqu'à la magnitude 21 étaient en grande partie finalisées, suggérant que tout objet non découvert de la taille de Pluton résiderait probablement à plus de 100 UA du Soleil.
Semblable aux autres objets de la ceinture de Kuiper (KBO), Pluton présente des caractéristiques proches de celles des comètes ; par exemple, le vent solaire érode progressivement la surface de Pluton dans l'espace. Une proposition suggère que si Pluton était positionnée à une distance orbitale comparable à celle de la Terre, elle manifesterait une queue cométaire. Cependant, cette affirmation a été contestée, citant la vitesse de fuite suffisamment élevée de Pluton comme facteur prohibitif. Alternativement, il a été théorisé que la formation de Pluton pourrait être attribuée à l'agglomération de nombreuses comètes et autres objets de la ceinture de Kuiper.
Bien que Pluton soit reconnu comme le plus grand objet découvert dans la ceinture de Kuiper, la lune de Neptune, Triton, qui dépasse Pluton en taille, présente des similitudes géologiques et atmosphériques, ce qui conduit à l'hypothèse qu'il s'agit d'un objet capturé dans la ceinture de Kuiper. Éris, de taille comparable à Pluton mais possédant une plus grande masse, n'est pas strictement classée comme membre de la population de la ceinture de Kuiper ; au lieu de cela, il est classé dans la population de disques dispersés associée.
Conformément aux autres constituants de la ceinture de Kuiper, Pluton est supposé être un planétésimal résiduel : un élément du disque protoplanétaire primordial entourant le Soleil qui ne s'est pas complètement accumulé en une planète complète. Un consensus parmi les astronomes suggère que la configuration orbitale actuelle de Pluton résulte d'une migration rapide vers l'extérieur de Neptune au cours des premières étapes du développement du système solaire. Ce mouvement vers l'extérieur a amené Neptune à proximité des objets de la ceinture de proto-Kuiper, conduisant à la capture de l'un d'entre eux (Triton) en orbite, à l'établissement de relations de résonance avec d'autres et à la perturbation de certains dans des trajectoires chaotiques. On pense que les corps à l'intérieur du disque dispersé, une zone dynamiquement instable contiguë à la ceinture de Kuiper, ont atteint leur emplacement actuel grâce à des interactions avec les résonances migratrices de Neptune.
Un modèle informatique développé en 2004 par Alessandro Morbidelli à l'Observatoire de la Côte d'Azur à Nice a proposé que la migration de Neptune dans la ceinture de Kuiper aurait pu être initiée par l'établissement d'une résonance 1:2 entre Jupiter et Saturne. Cette résonance a généré une impulsion gravitationnelle qui a propulsé Uranus et Neptune sur des orbites plus lointaines, les obligeant à échanger leurs positions et doublant effectivement la distance héliocentrique de Neptune. L'éjection ultérieure d'objets de la ceinture de proto-Kuiper pourrait également expliquer le bombardement lourd tardif, survenu environ 600 millions d'années après la genèse du système solaire, et élucider la genèse des chevaux de Troie de Jupiter. Il est concevable que Pluton ait maintenu une orbite presque circulaire à environ 33 UA du Soleil avant la migration de Neptune, ce qui l'a ensuite perturbé en une capture résonante. Le modèle de Nice postule l'existence d'environ un millier de corps de la taille de Pluton, dont Triton et Eris, au sein du disque planétésimal primordial.
Observation et exploration
Observation
La distance considérable entre Pluton et la Terre présente des défis considérables pour son étude approfondie et son exploration directe. Sa magnitude apparente visuelle moyenne est de 15,1, diminuant à 13,65 au périhélie. Par conséquent, une observation télescopique est nécessaire, une ouverture d'environ 30 cm (12 po) étant recommandée. Même observée à travers de puissants télescopes, Pluton apparaît stellaire, dépourvue de disque perceptible, en raison de son diamètre angulaire maximum de 0,11 seconde d'arc.
Les représentations cartographiques initiales de Pluton, développées à la fin des années 1980, comprenaient des cartes de luminosité dérivées d'observations méticuleuses d'éclipses impliquant sa plus grande lune, Charon. Ces observations se sont concentrées sur la quantification des variations de la luminosité moyenne totale du système Pluton-Charon lors d'événements d'éclipse. Par exemple, l’occultation d’une région lumineuse sur Pluton entraîne une altération plus prononcée de la luminosité globale que l’occultation d’une zone plus sombre. Un traitement informatique approfondi de nombreuses observations de ce type facilite la génération d'une carte de luminosité, une technique également capable de surveiller les changements temporels de luminosité.
Des données cartographiques améliorées ont ensuite été générées à partir d'images acquises par le télescope spatial Hubble (HST), qui ont fourni une résolution supérieure et ont révélé beaucoup plus de détails, résolvant des caractéristiques de plusieurs centaines de kilomètres d'étendue, telles que les régions polaires et les zones lumineuses proéminentes. La création de ces cartes impliquait un traitement informatique sophistiqué pour dériver des représentations projetées optimales à partir des données de pixels limitées des images Hubble. Ces cartes constituaient les représentations les plus complètes de Pluton jusqu'au survol de New Horizons en juillet 2015, car les deux caméras HST utilisées pour leur production avaient cessé de fonctionner.
Exploration
Le vaisseau spatial New Horizons, qui a effectué un survol de Pluton en juillet 2015, représente la première et, à ce jour, la seule tentative d'enquête directe sur Pluton. Lancée en 2006, la sonde a acquis ses premières images lointaines de Pluton fin septembre 2006 lors d'un test d'étalonnage de son imageur de reconnaissance à longue portée. Ces images, capturées à une distance approximative de 4,2 milliards de kilomètres, ont validé la capacité du vaisseau spatial à suivre des corps célestes éloignés, une fonction cruciale pour ses ajustements de trajectoire vers Pluton et d'autres objets de la ceinture de Kuiper. Par la suite, début 2007, l'engin a exécuté une manœuvre d'assistance gravitationnelle en utilisant Jupiter.
Le vaisseau spatial New Horizons a effectué son approche la plus proche de Pluton le 14 juillet 2015, culminant un transit de 3 462 jours à travers le système solaire. Les recherches scientifiques sur Pluton ont commencé cinq mois avant cette rencontre rapprochée et ont duré au moins un mois par la suite. Ces observations ont été facilitées par une suite complète de télédétection, comprenant des instruments d'imagerie, un outil d'investigation radiologique et divers appareils spectroscopiques et expérimentaux. Les principaux objectifs scientifiques de New Horizons comprenaient la caractérisation des caractéristiques géologiques et morphologiques globales de Pluton et de sa lune Charon, la cartographie de leurs compositions de surface et l'analyse de l'atmosphère neutre de Pluton ainsi que de son taux d'échappement atmosphérique. La transmission finale des données, totalisant 50 milliards de bits (6,25 gigaoctets), de New Horizons concernant sa rencontre avec Pluton a été reçue avec succès le 25 octobre 2016 à 17 h 48 HE.
Suite au survol de New Horizons, la communauté scientifique a proposé une mission orbitale pour retracer ces objectifs, notamment la réalisation d'une cartographie de la surface à une résolution de 9,1 mètres (30 pieds). par pixel, en effectuant des observations des satellites mineurs de Pluton, en surveillant les changements de rotation de Pluton, en étudiant la présence potentielle d'un océan souterrain et en effectuant une cartographie topographique de régions perpétuellement plongées dans l'obscurité en raison de l'inclinaison axiale de Pluton. Ce dernier objectif pourrait être atteint grâce au déploiement d'impulsions laser pour construire une carte topographique complète de la planète naine.
Alan Stern, le chercheur principal de New Horizons, a proposé une mission orbitale de type Cassini, dont le lancement est prévu vers 2030 pour coïncider avec le centenaire de la découverte de Pluton. Cet orbiteur proposé exploiterait l'influence gravitationnelle de Charon pour ajuster dynamiquement sa trajectoire, facilitant ainsi la réalisation des objectifs scientifiques à son arrivée dans le système Pluton. Une fois toutes les recherches scientifiques liées à Pluton terminées, l'orbiteur pourrait utiliser la gravité de Charon pour s'éloigner du système de Pluton et mener des études plus approfondies sur les objets de la ceinture de Kuiper (KBO). En outre, une étude conceptuelle soutenue par le programme Innovative Advanced Concepts (NIAC) de la NASA décrit un orbiteur et un atterrisseur Pluton propulsés par fusion, basés sur la conception du réacteur à configuration inversée de Princeton.
La mission New Horizons a réussi à photographier l'intégralité de l'hémisphère nord de Pluton, s'étendant jusqu'aux régions équatoriales à environ 30° sud. À l’inverse, les latitudes méridionales plus élevées n’ont été observées que depuis la Terre, produisant des données à très faible résolution. Les images acquises par le télescope spatial Hubble en 1996 couvraient 85 % de la surface de Pluton, révélant des caractéristiques d'albédo proéminentes jusqu'à environ 75° Sud, suffisantes pour délimiter l'étendue des macules de la zone tempérée. Les images ultérieures de Hubble ont montré des améliorations marginales de la résolution, attribuables à des améliorations mineures de l'instrumentation du télescope. Le secteur équatorial de l'hémisphère sous-Charon de Pluton a été capturé uniquement à basse résolution, étant donné que New Horizons a exécuté son approche la plus proche de l'hémisphère anti-Charon.
Certaines variations d'albédo dans les latitudes sud les plus élevées ont été détectables par New Horizons grâce au phénomène de Charon-shine, qui fait référence à la lumière réfléchie par Charon. La région polaire sud semble présenter un albédo plus sombre que son homologue nord ; cependant, une région distincte à albédo élevé est présente dans l'hémisphère sud, indiquant potentiellement un dépôt localisé de glace d'azote ou de méthane.