Trop petit pour être rond
Regardez les photos des petits corps du Système solaire : l’astéroïde Eros, prise par la sonde NEAR en 2000, ressemble à une grosse cacahuète grise. Itokawa, visité par Hayabusa, évoque une pomme de terre défoncée. Phobos et Deimos, les deux lunes de Mars, ont chacun leur bosse. Ces objets ne sont pas ronds : ils sont cabossés, biscornus, avec des creux et des pointes hérités des chocs qu’ils ont reçus.
La raison est simple : ils sont trop petits pour que leur gravité impose sa loi. Leur forme est celle que le hasard des collisions leur a laissée, figée par la résistance de la roche. Il n’y a pas de force suffisante pour la corriger.
La gravité aplatit tout ce qu’elle peut
Au-dessus d’un certain seuil (environ 500 à 600 kilomètres de diamètre pour un corps rocheux, un peu moins pour un corps glacé), la gravité d’un astre devient assez forte pour déformer sa propre matière. Elle tire l’ensemble des roches vers le centre avec une énergie qui dépasse la solidité des matériaux. Les montagnes qui seraient trop hautes s’effondrent. Les plaines qui seraient trop basses se comblent.
La forme d’équilibre qui en résulte, celle qui minimise l’énergie, est toujours la même : une sphère. Tous les points de la surface sont alors à peu près à la même distance du centre. Les astronomes appellent ce régime l’équilibre hydrostatique : c’est ce qui distingue les petits corps irréguliers des “grands” : planètes, planètes naines, certaines grandes lunes. Pluton, Cérès, la Lune : toutes rondes. Eros, Itokawa : pas rondes.
La rotation leur rend une bosse
Aucune planète n’est pourtant parfaitement sphérique. La rotation, elle, tire la matière de l’équateur vers l’extérieur et crée un léger renflement équatorial. Sur Terre, ce renflement fait que le rayon à l’équateur dépasse celui aux pôles d’environ 21 kilomètres. C’est suffisant pour que le mont Chimborazo, en Équateur, soit en réalité le point le plus éloigné du centre de la Terre, devant l’Everest.
Plus une planète tourne vite, plus elle s’aplatit. Jupiter, qui boucle son jour en moins de dix heures, a un aplatissement visible à l’œil nu dans un télescope d’amateur. Saturne, encore plus fluide, est la plus aplatie du Système solaire, près de 10 % de différence entre ses rayons équatorial et polaire.
Une planète ronde, c’est donc un astre massif qui s’est laissé écraser par sa propre gravité — et qui garde, à l’équateur, le souvenir de sa rotation.