Cérès : la planète naine qui cache un cryovolcan

Cérès est une planète naine située dans la ceinture principale d'astéroïdes, entre Mars et Jupiter. Ce fut le premier objet identifié dans la ceinture d'astéroïdes, découvert le 1er janvier 1801 par Giuseppe Piazzi à l'observatoire astronomique de Palerme, en Sicile, et d'abord annoncé comme une nouvelle planète. Pendant des décennies, les astronomes ont sincèrement cru avoir trouvé un monde manquant entre Mars et Jupiter — et, d'une certaine manière, plus de deux siècles plus tard, cela s'est révélé plus proche de la vérité que quiconque ne l'aurait imaginé.

Cérès fut ensuite classée comme astéroïde, puis comme la seule planète naine confirmée au sein de la ceinture d'astéroïdes et le plus grand objet de cette ceinture sans lune. Elle est aussi la seule planète naine reconnue du Système solaire dont l'orbite se situe à l'intérieur de celle de Neptune — toutes les autres planètes naines évoluent dans la ceinture de Kuiper, froide et lointaine, tandis que Cérès orbite relativement près de chez nous.

Cette proximité ne l'a pas rendue facile à observer pour autant. Le diamètre de Cérès représente environ un quart de celui de la Lune, et sa magnitude apparente varie de 6,7 à 9,3, ce qui la rend trop faible pour être vue à l'œil nu, sauf sous un ciel extrêmement sombre. Il aura fallu deux siècles et une mission spatiale dédiée pour révéler la véritable nature de ce monde.

Piazzi observa Cérès à 24 reprises, la dernière observation ayant eu lieu le 11 février 1801, avant que la maladie n'interrompe son travail. Il annonça la découverte le 24 janvier 1801 dans des lettres adressées à ses confrères astronomes Barnaba Oriani et Johann Bode — la nouvelle d'une nouvelle « planète » se répandit ainsi en Europe par courrier, avant même que quiconque ait pu confirmer l'observation. Piazzi proposa de nommer sa découverte Ceres Ferdinandea, en hommage à la déesse romaine de l'agriculture et au roi Ferdinand III de Sicile, son monarque et protecteur. La partie « Ferdinandea » ne survécut pas ; la partie « Ceres » devint permanente.

Cérès fait le tour du Soleil en 4,6 années terrestres, à peu près au milieu de la ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter. Physiquement, Cérès domine son voisinage. C'est le plus grand astéroïde de la ceinture principale, avec un diamètre moyen de 939,4 km et une masse de 9,38x10^20 kg, telle que mesurée par la sonde Dawn. Cérès représente 40 % de la masse totale estimée de la ceinture d'astéroïdes et possède trois fois et demie la masse de Vesta, le deuxième plus grand astéroïde, mais seulement un soixante-dix-huitième de la masse de la Lune — un géant parmi les astéroïdes, mais un poids plume comparé à un véritable satellite planétaire.

La faible densité de Cérès laisse deviner sa composition réelle. Elle affiche une densité de 2,16 g/cm3, ce qui suggère qu'environ un quart de sa masse est constitué de glace d'eau ; dans l'ensemble, Cérès est composée d'environ 50 % d'eau en volume, contre seulement 0,1 % pour la Terre. C'est une quantité d'eau stupéfiante, enfermée dans un corps à peine grand comme un quart de la Lune — proportionnellement, plus que presque n'importe où ailleurs à proximité dans le Système solaire.

La majeure partie du proche sous-sol de Cérès est riche en carbone, à hauteur d'environ 20 % en masse, et des composés organiques ont été détectés dans le cratère Ernutet, avec au moins onze autres régions identifiées comme candidates à leur présence. Une chimie riche en eau et en carbone réunie dans un même petit monde est précisément le genre de combinaison qui attire l'attention des astrobiologistes.

La surface de Cérès raconte une histoire d'impacts qui n'a jamais vraiment collé au modèle. Les modèles prévoyaient que Cérès devrait compter de 10 à 15 cratères de plus de 400 km de diamètre, pourtant le plus grand cratère confirmé, le bassin Kerwan, ne mesure que 284 km de diamètre. Quelque chose a effacé les plus grandes cicatrices. La plus grande formation géographique isolée de Cérès est Vendimia Planitia, un ancien bassin aplati de 800 km de diamètre — probablement le fantôme de l'un de ces cratères géants disparus, lissé au fil du temps plutôt que préservé sous forme de cuvette.

Ce lissage évoque le cryovolcanisme. Cérès possède une montagne remarquable, Ahuna Mons, un cryovolcan apparent dont l'âge maximal est estimé à 240 millions d'années, d'après le peu de cratères qui le marquent — suffisamment jeune, à l'échelle géologique, pour signifier que Cérès continuait activement à se resurfacer longtemps après la formation même du Système solaire.

Cette activité n'est nulle part plus visible que dans les célèbres taches brillantes de Cérès. Dawn a observé des centaines de taches brillantes sur Cérès, la plus lumineuse se trouvant au centre du cratère Occator, large de 80 km, qui possède une fosse centrale de 9 à 10 km de large partiellement comblée par un dôme. La formation la plus brillante au centre du cratère Occator porte le nom de Cerealia Facula, et l'impact à l'origine du cratère est estimé s'être produit il y a environ 20 à 24,5 millions d'années — assez récemment pour que le processus ayant créé la tache brillante puisse encore être actif aujourd'hui. Des scientifiques ont rapporté que les taches brillantes, y compris celles d'Occator, pourraient être liées à un type de sel, en particulier une forme de saumure contenant de l'hexahydrite de sulfate de magnésium ; la matière brillante au fond du cratère se serait révélée majoritairement composée de carbonates de sodium, de phyllosilicates d'aluminium et de chlorure d'ammonium.

En 2017, la sonde Dawn a confirmé que Cérès possède une atmosphère transitoire de vapeur d'eau — une brume fine et temporaire qui apparaît et disparaît à mesure que la glace proche de la surface se sublime. Il s'avère que cette petite planète naine à l'aspect rocheux respire, à l'occasion.

Tout cela prend davantage de sens si l'on considère l'âge de Cérès. Cérès est une protoplanète survivante, formée il y a 4,56 milliards d'années, l'une des trois seules, avec Pallas et Vesta, encore présentes dans le Système solaire interne, après que les autres ont soit fusionné pour former des planètes, soit été fracassées lors de collisions, soit été éjectées par Jupiter. C'est l'un des rares éléments constitutifs survivants des tout premiers jours de la formation des planètes, resté essentiellement intact sans jamais intégrer un corps plus grand.

Cet âge vénérable et cette abondance d'eau rendent Cérès bien plus intéressante que sa petite taille ne le laisserait supposer. Cérès possède le plus d'eau de tous les corps du Système solaire interne après la Terre, et ses probables poches de saumure souterraines pourraient offrir des habitats à la vie — une piste sérieuse pour l'astrobiologie, qui se trouve tranquillement au milieu de la ceinture d'astéroïdes plutôt que parmi les lunes glacées habituellement associées à la recherche de la vie.

Presque tout ce que nous savons aujourd'hui de Cérès provient d'une seule sonde spatiale. Dawn, première mission spatiale à visiter Vesta ou Cérès, fut lancée le 27 septembre 2007, se mit en orbite autour de Vesta le 16 juillet 2011, puis en orbite autour de Cérès le 6 mars 2015. Elle détient une distinction unique dans l'exploration spatiale : Dawn est la première mission à étudier une planète naine, arrivant à Cérès quelques mois avant que la sonde New Horizons n'atteigne Pluton en juillet 2015 — deux planètes naines recevant leur toute première visite rapprochée à quelques mois d'intervalle, après plus de deux siècles où elles n'avaient été perçues que comme de simples points de lumière.

• Wikipédia : Cérès (planète naine)
• Wikipédia : Dawn (sonde spatiale)