Les plutinos sont une sous-catégorie d’objets représentant un quart de la ceinture de Kuiper, regroupant des centaines de corps célestes, qui font exactement deux tours du Soleil pendant que Neptune en fait trois. Pluton elle-même est un plutino, d’où son nom. À 5,5 milliards de kilomètres du Soleil, dans ces confins glacés du Système solaire se trouve un plutino assez particulier. Un petit monde que rien ne destinait à sortir de l’anonymat, jusqu’à ce qu’une équipe de l’Observatoire astronomique national du Japon, menée par Ko Arimatsu, lui dédie une étude, publiée le 4 mai dans la revue Nature Astronomy.
Baptisé (612533) 2002 XV93, il mesure environ 500 kilomètres de diamètre, une taille standard pour les satellites moyens (comme Encelade) ou les gros astéroïdes. Standard également si on le compare à la population de la ceinture de Kuiper, à la seule différence, qu’il possède une atmosphère. D’après nos connaissances en physique des petits corps spatiaux, c’est théoriquement impossible, mais les chercheurs sont absolument certains de leurs observations.
Un caillou glacé qui défie les lois de la physique
Pour retenir une enveloppe gazeuse, un corps céleste a besoin de deux éléments : une masse suffisante pour que sa propre gravité retienne les molécules de gaz, et une température assez basse pour que ses molécules de gaz s’agitent trop lentement pour la franchir. Pluton, avec ses 2 377 kilomètres de diamètre, satisfait péniblement ces deux conditions, puisque son atmosphère est déjà cent fois plus mince que la nôtre, et elle subit des variations saisonnières extrêmes selon la distance qui la sépare du Soleil.
En dessous d’un diamètre de 2 000 km, un corps ne peut généralement maintenir une pression atmosphérique stable sur le long terme. Sa gravité est trop faible pour compenser l’agitation thermique des molécules, lesquelles finissent par atteindre la vitesse de libération et s’échapper naturellement vers l’espace.
Avec ses 500 km de diamètre, (612533) 2002 XV93, sa gravité est infime et il y règne un froid extrême de -230° C. Pourtant, lorsque les chercheurs l’ont observé en 2024, ils ont bien remarqué qu’il était enveloppé d’une fine couche gazeuse, entre cinq et dix millions de fois moins dense que l’atmosphère terrestre, composée probablement de méthane, d’azote ou de monoxyde de carbone. « Cela remet en question la vision conventionnelle selon laquelle les atmosphères sont l’apanage des grandes planètes, des planètes naines et de certaines grandes lunes », reconnaît Arimatsu.
D’où vient cette atmosphère impossible ?
Comment un tel objet peut-il être doté d’une atmosphère, malgré ces conditions défavorables ? Pour tenter d’expliquer cette anomalie, les chercheurs ont émis deux hypothèses. La première : une comète l’aurait frappé, et l’impact aurait sublimé la glace à sa surface et projeté les gaz dans l’espace proche de l’objet. Un phénomène transitoire, donc, qui a formé une enveloppe gazeuse éphémère qui disparaîtra dans le vide spatial à court ou moyen terme.
La deuxième hypothèse : (612533) 2002 XV93 abriterait encore une activité cryovolcanique, qui ferait remonter de la glace en fusion de ses entrailles. Une fois à la surface, celle-ci s’évaporerait et générerait un cycle de renouvellement gazeux. Si c’était le cas, cela impliquerait que cet objet est géologiquement actif, une caractéristique inédite pour un plutino de cette dimension.
La suite des observations, qui impliqueront notamment notre fidèle télescope spatial James-Webb, devrait permettre de trancher entre les deux : « Si l’atmosphère se dissipe dans les prochaines années, cela plaiderait pour une origine par impact. Si elle persiste, ou varie de façon saisonnière, cela pointerait vers un approvisionnement interne en gaz », explique Arimatsu. Au terme de l’agrégation de ces nouvelles données, peut-être devrions-nous revoir notre conception de la ceinture de Kuiper, décrite plutôt comme un cimetière glacé et inerte qu’un territoire bouillonnant d’activité. Il est possible qu’elle soit en réalité parsemée de mondes comme (612533) 2002 XV93, que nous n’avions jamais cherché à détecter parce que nous étions certains qu’ils ne pouvaient pas exister.
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