Sur Terre, la nuit, on peut voir la Lune briller à des centaines de milliers de kilomètres de distance. Mais si quelqu'un se trouvait sur Vénus, ce ne serait pas le cas. Toutes les planètes n'ont pas de lune. Alors pourquoi certaines planètes ont-elles plusieurs lunes alors que d'autres n'en ont aucune ? Tout d'abord, une lune est appelée satellite naturel. Les astronomes appellent lunes les objets dans l'espace qui gravitent autour de corps plus grands. Comme la lune n'est pas artificielle, c'est un satellite naturel.
Il existe actuellement deux théories principales expliquant pourquoi certaines planètes possèdent des lunes. Soit les lunes sont capturées par la gravitation, si elles se trouvent dans le rayon de la sphère de Hill de la planète, soit elles se sont formées en même temps que le système solaire.
La Sphère de la Colline
Les objets exercent une attraction gravitationnelle sur d'autres objets proches. Plus l'objet est grand, plus l'attraction est forte.
Cette force gravitationnelle est ce qui nous maintient tous attachés à la Terre, au lieu de flotter.
Le système solaire est dominé par la force gravitationnelle massive du Soleil, qui maintient toutes les planètes en orbite. Le Soleil est l'objet le plus massif de notre système solaire, ce qui signifie qu'il exerce la plus grande influence gravitationnelle sur des objets comme les planètes.
Pour qu'un satellite puisse orbiter autour d'une planète, il doit être suffisamment proche de celle-ci pour que la force exercée par celle-ci le maintienne en orbite. La distance minimale à laquelle une planète peut maintenir un satellite en orbite est appelée le rayon de la sphère de Hill.
Le rayon de la sphère de Hill est basé sur la masse des objets les plus gros et les plus petits. La Lune en orbite autour de la Terre est un bon exemple du fonctionnement du rayon de la sphère de Hill. La Terre tourne autour du Soleil, mais la Lune est suffisamment proche de la Terre pour que l'attraction gravitationnelle de la Terre puisse la capturer. La Lune tourne autour de la Terre, pas autour du Soleil, car elle se trouve dans le rayon de la sphère de Hill de la Terre.
Les planètes plus petites comme Mercure ont un petit rayon de sphère de Hill car elles ne peuvent pas exercer une attraction gravitationnelle importante. Les lunes potentielles seraient probablement attirées par le Soleil.
De nombreux scientifiques cherchent encore à savoir si ces planètes ont pu avoir de petites lunes dans le passé. Lors de la formation du système solaire, elles ont peut-être eu des lunes qui ont été éjectées par des collisions avec d'autres objets spatiaux.
Mars possède deux lunes, Phobos et Deimos. Les scientifiques débattent encore pour savoir s'il s'agit d'astéroïdes qui sont passés à proximité de la sphère de Hill de Mars et ont été capturés par la planète, ou s'ils se sont formés en même temps que le système solaire. De nouvelles preuves viennent étayer la première théorie, car Mars est proche de la ceinture d'astéroïdes.
Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune ont des rayons de sphères de Hill plus grands parce qu'ils sont beaucoup plus grands que la Terre, Mars, Mercure et Vénus et sont plus éloignés du Soleil. Leur attraction gravitationnelle peut capturer et maintenir en orbite davantage de satellites naturels. Par exemple, Jupiter a 95 lunes, tandis que Saturne en a 146.
Les lunes qui se sont formées avec leur système
Une autre théorie suggère que certaines lunes se sont formées en même temps que leur système stellaire.
Photo : Les contours représentent les potentiels gravitationnels effectifs d'un système à deux corps (sur la figure, le Soleil et la Terre) et les forces centrifuges dans un référentiel rotatif. Les sphères de Hill sont des régions délimitées par des cercles autour du Soleil et de la Terre. En mécanique céleste, les points de Lagrange (également points de libration ; points L) sont des points d'équilibre pour les objets de faible masse sous l'influence gravitationnelle de deux corps massifs en orbite. NASA / Xander89 / CC BY 3.0