Charon

Charon est la plus grande lune de Pluton et, par rapport au monde qu'elle orbite, le plus grand satellite du Système solaire. Avec un rayon d'environ 606 km, elle représente environ la moitié du diamètre de Pluton, et les deux corps sont si proches en taille qu'ils se comportent moins comme une planète et sa lune que comme une paire liée. Leur centre de masse commun se situe dans l'espace ouvert entre eux, de sorte que chacun tourne autour d'un point extérieur à sa propre surface — la raison pour laquelle Pluton et Charon sont souvent décrites comme un système binaire de naines plutôt que comme une simple lune et son hôte.

Pendant près de quatre décennies après sa découverte, Charon ne fut guère plus qu'un point compagnon flou aux côtés de Pluton. Cela changea en juillet 2015, lorsque la sonde New Horizons de la NASA traversa le système et renvoya les premiers portraits nets d'un monde dont personne n'attendait qu'il soit géologiquement aussi spectaculaire.

Découverte dans un renflement sur une plaque photographique

Charon fut découverte le 22 juin 1978 par James Christy à la station de Flagstaff de l'Observatoire naval des États-Unis en Arizona, en collaboration avec l'astronome Robert Harrington. Christy ne cherchait pas du tout une lune — il mesurait des plaques photographiques pour affiner l'orbite de Pluton lorsqu'il remarqua que l'image de Pluton était étrangement allongée, un faible renflement qui apparaissait et disparaissait selon un rythme régulier. Cette traînée périodique s'avéra être un satellite trop proche de Pluton pour être nettement séparé avec les télescopes de l'époque.

Christy proposa le nom de Charon, d'après le nocher qui transporte les âmes vers les enfers gouvernés par Pluton — une correspondance mythologique bien à propos —, tout en faisant aussi écho au surnom de son épouse Charlene, « Char ». L'Union astronomique internationale adopta officiellement le nom en 1985. La découverte affina immédiatement l'image que les astronomes se faisaient du système : le suivi de l'orbite de Charon permit enfin de fixer la véritable masse et la taille de Pluton, révélant qu'elle était bien plus petite que les estimations antérieures.

Une étreinte mutuelle et verrouillée

Charon orbite à un peu moins de 19 600 km de Pluton — plus près que de nombreux satellites ne se blottissent contre leurs planètes géantes — et boucle un tour tous les 6,39 jours terrestres sur une trajectoire presque parfaitement circulaire et à peine inclinée. Cette période n'est pas une coïncidence : elle correspond exactement à la propre rotation de Pluton. Le système est doublement, ou mutuellement, verrouillé par les marées, ce qui signifie que chaque corps montre à jamais la même face à l'autre.

Les conséquences sont étranges à imaginer. Depuis l'hémisphère de Charon tourné vers Pluton, celle-ci reste immobile dans le ciel, ne se levant ni ne se couchant jamais, tournant lentement sur elle-même à travers ses marques de surface et ses phases. Depuis l'hémisphère lointain de l'un ou l'autre monde, le compagnon n'est jamais visible du tout. C'est l'exemple le plus complet d'une danse synchronisée planète-lune dans tout le Système solaire.

Une croûte fendue

New Horizons révéla une surface bien plus mouvementée que la boule de glace meurtrie et uniforme que de nombreux scientifiques avaient prédite. L'élément le plus frappant de Charon est une immense ceinture de gouffres et de fossés traversant son visage — dont le canyon officieusement nommé Serenity Chasma — qui s'étend sur plus de 1 600 km, environ quatre fois la longueur du Grand Canyon et, par endroits, environ deux fois plus profond, plongeant sur plusieurs kilomètres jusqu'à 7 km. Les géologues de la mission l'ont décrit comme si toute la croûte de la lune avait été fendue.

Cette fracture pourrait enregistrer un ancien océan interne. Si Charon a jadis renfermé une couche d'eau liquide sous sa coquille glacée, son gel aurait forcé la lune à se dilater, fracturant la croûte externe de l'intérieur. Au sud des grands canyons se trouve Vulcan Planitia, une vaste plaine comparativement lisse et légèrement cratérisée qui semble avoir été renouvelée — le plus probablement inondée jadis par des « laves » cryovolcaniques d'eau et d'ammoniac qui ont jailli à travers les fissures et gelé solidement.

La tache rouge nommée Mordor

Le pôle nord de Charon est coiffé d'une tache diffuse brun rougeâtre que l'équipe de New Horizons surnomma Mordor Macula, d'après la terre sombre de la Terre du Milieu de Tolkien. Son origine est l'un des résultats les plus élégants du survol. Des gaz échappés de la ténue atmosphère de Pluton — principalement du méthane — dérivent jusqu'à Charon et se retrouvent piégés dans le froid profond de son pôle hivernal, où les températures chutent assez pour les geler.

Au fil des longues saisons de Charon, ce méthane gelé est bombardé par le rayonnement ultraviolet solaire et les radiations, qui le décomposent et cuisent le résidu en composés organiques rougeâtres plus lourds appelés tholins. Au fil des millions d'années, ceux-ci s'accumulent en la tache sombre que nous voyons. En somme, un monde peint tranquillement le pôle de son compagnon — un lien chimique entre Pluton et Charon inscrit à travers la surface.

Un monde glacé et sans air

Contrairement à Pluton, Charon n'a pas d'atmosphère appréciable et présente peu de la diversité colorée de Pluton. Sa surface est dominée par la glace d'eau, avec des taches de composés ammoniaqués qui évoquent le passé cryovolcanique, et elle est grise et cratérisée sur la majeure partie de son terrain, à l'exception de la calotte polaire rouge. Avec la moitié du diamètre de Pluton mais bien moins de la moitié de sa masse, Charon est un corps de densité plus faible et riche en glace — cohérent avec une formation à partir de débris arrachés à une jeune Pluton lors d'un impact géant, le même scénario général proposé pour la Lune terrestre.

Comment l'apercevoir

Charon est un véritable défi pour les observateurs amateurs. À la distance de Pluton, le couple brille à environ la 14e magnitude, bien au-delà de la portée de l'œil nu ou des petites lunettes, et Charon se trouve si près de Pluton que séparer visuellement les deux exige un grand instrument d'amateur, une excellente turbulence atmosphérique, et une technique patiente. La plupart des passionnés suivent plutôt Pluton et Charon comme un point non résolu dérivant lentement parmi les étoiles de la Voie lactée d'été. Pour une véritable vue des canyons de Charon et de son pôle rouge ombragé, les images renvoyées par New Horizons en 2015 restent, pour l'instant, notre seule fenêtre.