Mercure

Mercure est connue depuis l'Antiquité en raison de sa visibilité à l'oeil nu. Sa proximité avec le Soleil rend cependant son observation difficile, car elle n'apparaît que peu avant le lever du Soleil ou peu après son coucher. Les astronomes mésopotamiens l'observent dès le II^e millénaire avant notre ère et enregistrent ses mouvements. En raison de ses apparitions tantôt matinales, tantôt vespérales, certaines civilisations pensent d'abord qu'il s'agit de deux astres distincts. Les Grecs anciens distinguent ainsi Apollon, visible le matin, et Hermès, visible le soir, avant de comprendre qu'il s'agit d'un seul et même corps céleste. Les Romains lui donnent finalement le nom de Mercure.

Au II^e siècle de notre ère, Ptolémée intègre Mercure dans son système géocentrique. La planète est réputée particulièrement difficile à modéliser en raison de la complexité de son mouvement apparent. Les astronomes du monde islamique poursuivent les observations au Moyen Âge et perfectionnent les tables astronomiques héritées de l'Antiquité.

Au XVI^e siècle, l'adoption du modèle héliocentrique de Copernic simplifie l'interprétation du mouvement de Mercure. Au début du XVII^e siècle, Galiléel'observe avec sa lunette, mais la faible taille apparente de la planète limite les informations obtenues. Quelques décennies plus tard, les astronomes constatent l'existence de phases comparables à celles de Vénus, ce qui confirme sa révolution autour du Soleil.

Au XVII^e siècle également, Kepler améliore la compréhension de son orbite grâce aux lois du mouvement planétaire. Les passages de Mercure devant le Soleil, prédits théoriquement, sont observés pour la première fois en 1631 par Pierre Gassendi. Ces transits deviennent ensuite de précieux outils pour l'étude du Système solaire.

Au XIX^e siècle, les astronomes remarquent que le mouvement du périhélie de Mercure présente une légère anomalie que la mécanique newtonienne ne parvient pas à expliquer complètement. Certains supposent l'existence d'une planète hypothétique, appelée Vulcain, située plus près du Soleil. Aucune observation ne confirme cependant cette hypothèse. En 1915, Albert Einstein publie la théorie de la relativité générale, qui explique avec précision l'avance anormale du périhélie de Mercure. Cette réussite constitue l'une des premières confirmations majeures de la nouvelle théorie gravitationnelle.

Au XX^e siècle, la spectroscopie et les observations radar permettent de mieux connaître la planète. Jusqu'aux années 1960, les astronomes pensent à tort que Mercure présente toujours la même face au Soleil. Les mesures radar démontrent en 1965 qu'elle effectue en réalité trois rotations sur elle-même pendant deux révolutions autour du Soleil.

L'exploration spatiale débute avec la sonde Mariner 10, qui survole Mercure à trois reprises entre 1974 et 1975. Les images révèlent une surface très cratérisée rappelant celle de la Lune et mettent en évidence un champ magnétique inattendu. Pendant plusieurs décennies, ces données demeurent les principales sources d'information sur la planète.

Le deuxième grand rendez-vous est celui de la sonde Messenger de la NASA, lancée en 2004. Après six ans et demi de voyage et plusieurs survols de la Terre, de Vénus et de Mercure, elle se met en orbite en 2011. Elle cartographie enfin la totalité de la planète, découvrant des plaines volcaniques étendues, notamment autour du pôle nord. Ses spectromètres mesurent des éléments volatils comme le soufre, le potassium et même de la glace d'eau dans les cratères polaires plongés dans une ombre éternelle, protégés par une couche de matière organique sombre. Elle observe aussi des creux brillants et irréguliers, baptisés hollows, des cavités d'érosion uniques dans le Système solaire, où les matériaux volatils se subliment sous le rayonnement solaire intense. Messenger s'écrase sur la planète en 2015, sa mission achevée. 

En 2018, l'Europe et le Japon lancent conjointement BepiColombo, une mission complexe composée de deux orbiteurs, l'un européen pour la surface, l'autre japonais pour la magnétosphère. L'objectif de la mission est une compréhension approfondie du champ magnétique, de l'exosphère, et de l'origine et l'évolution de Mercure.

Vénus

Vénus est l'un des astres les plus brillants du ciel et figure parmi les objets célestes connus depuis la préhistoire. Les civilisations mésopotamiennes l'observent avec attention et l'associent à la déesse Ishtar. Comme pour Mercure, plusieurs peuples considèrent d'abord l'étoile du matin et l'étoile du soir comme deux corps distincts. Les Grecs utilisent les noms Phosphoros et Hespéros avant de reconnaître leur identité commune. Les Romains adoptent ensuite le nom de Vénus.

Les Babyloniens consignent avec précision les apparitions de la planète et développent des méthodes de prévision. Dans le système géocentrique de Ptolémée, Vénus occupe une place importante parmi les planètes connues de l'Antiquité. Les savants du monde islamique poursuivent les observations et enrichissent les connaissances astronomiques.

Au XVI^e siècle, le modèle héliocentrique de Copernic fournit une explication plus simple des variations de position de Vénus. En 1610, Galilée découvre ses phases grâce à la lunette astronomique. Cette observation constitue une preuve essentielle en faveur de l'héliocentrisme, car elle montre que Vénus tourne autour du Soleil.

Aux XVII^e et XVIII^e siècles, les transits de Vénus devant le Soleil suscitent un immense intérêt scientifique. Les observations internationales de 1761 et de 1769 permettent d'améliorer l'estimation de la distance entre la Terre et le Soleil. Des expéditions sont organisées dans de nombreuses régions du monde pour observer ces phénomènes rares.

Au XIX^e siècle, l'épaisse couverture nuageuse de Vénus empêche l'observation directe de sa surface. Certains astronomes imaginent alors une planète recouverte de jungles ou d'océans. La spectroscopie révèle progressivement la présence d'une atmosphère dense. Au début du XX^e siècle, les mesures montrent qu'elle contient principalement du dioxyde de carbone. Les observations radar réalisées à partir des années 1960 démontrent que Vénus tourne très lentement sur elle-même et que sa rotation est rétrograde, c'est-à-dire opposée à celle de la plupart des autres planètes. 

L'exploration spatiale soviétique et américaine transforme ensuite complètement la connaissance de la planète. La sonde Mariner 2 effectue en 1962 le premier survol réussi d'une autre planète et révèle des températures extrêmement élevées. Les missions soviétiques Venera réussissent progressivement à pénétrer l'atmosphère puis à se poser sur la surface entre les années 1970 et 1980. Elles transmettent les premières photographies du sol vénusien et confirment l'existence d'une pression atmosphérique écrasante.

Vénus, après les Venera, connaît une longue période d'oubli relatif. La sonde américaine Magellan, en 1990, utilise un radar puissant pour cartographier la quasi-totalité de la surface à travers les nuages, avec une résolution de 100 mètres. Elle révèle un monde de plaines volcaniques, de dômes, de failles, étonnamment peu cratérisé, ce qui implique un resurfaçage global il y a environ 500 millions d'années.

En 2005, l'Europe lance Venus Express en 2005, qui sonde l'atmosphère et observe des tourbillons polaires, des éclairs possibles, et des variations thermiques suggérant un volcanisme actif. Plus récemment, la sonde japonaise Akatsuki, après un échec initial d'insertion en orbite en 2010, réussit à se satelliser en 2015 et étudie la super-rotation atmosphérique, ces vents qui font le tour de la planète en quatre jours terrestres, ainsi qu'une structure d'onde géante en forme d'arc dans les nuages. Les recherches actuelles s'intéressent à l'histoire de son effet de serre extrême, à son activité géologique et à la possibilité qu'elle ait connu dans un passé lointain des conditions plus favorables.

La Terre

La Terre est connue naturellement depuis les origines de l'humanité, mais elle n'est pas considérée comme une planète pendant la majeure partie de l'histoire. Les civilisations anciennes voient le monde comme une surface immobile située au centre de l'univers. Les philosophes grecs proposent toutefois certaines idées nouvelles. Au VI^e siècle avant notre ère, Pythagore et ses disciples envisagent une Terre sphérique. Au IV^e siècle avant notre ère, Aristote rassemble plusieurs arguments en faveur de cette forme, notamment l'ombre circulaire projetée lors des éclipses de Lune.

Au III^e siècle avant notre ère, Ératosthène mesure avec une remarquable précision la circonférence terrestre. Au II^e siècle de notre ère, Ptolémée place la Terre au centre du système cosmologique dominant, conception qui s'impose durant plus d'un millénaire.

Au XVI^e siècle, Nicolas Copernic affirme que la Terre est une planète parmi d'autres et qu'elle tourne autour du Soleil. Cette idée bouleverse profondément la représentation du monde. Les observations de Galilée, les lois de Kepler et les travaux de Newton apportent progressivement des confirmations décisives au modèle héliocentrique.

Aux XVIII^e et XIX^e siècles, les progrès de la géodésie permettent de préciser la forme réelle de la Terre, légèrement aplatie aux pôles. Les expéditions scientifiques améliorent la cartographie du globe. Les géologues découvrent l'ancienneté considérable de la planète et abandonnent progressivement les estimations limitées à quelques milliers d'années.

Au XIX^e siècle, les travaux de Charles Darwin sur l'évolution des espèces renforcent l'étude scientifique de l'histoire de la vie terrestre. Les recherches en sismologie révèlent progressivement l'existence d'un noyau, d'un manteau et d'une croûte distincts.

Au XX^e siècle, la théorie de la dérive des continents proposée par Alfred Wegener est d'abord contestée, puis conduit, avec les découvertes réalisées après la Seconde Guerre mondiale, à la théorie moderne de la tectonique des plaques. Les études géophysiques précisent la structure interne de la planète et expliquent la formation des montagnes, des océans et des séismes.

L'ère spatiale transforme profondément la perception de la Terre. À partir de 1957, les satellites artificiels permettent l'observation globale de l'atmosphère, des océans et des continents. En 1968, les astronautes d'Apollo 8 réalisent la célèbre photographie Earthrise, puis les missions lunaires fournissent des images complètes de la planète vue depuis l'espace. Ces représentations renforcent la conscience de l'unité et de la fragilité de l'environnement terrestre.

Depuis la fin du XX^e siècle et le début du XXI^e siècle, les satellites, les réseaux de mesure et les modèles numériques permettent d'étudier avec une précision croissante le climat, les océans, le champ magnétique, la composition de l'atmosphère et les interactions entre les différentes composantes du système terrestre. La Terre devient également une référence essentielle pour l'étude des exoplanètes, les scientifiques cherchant à déterminer dans quelle mesure d'autres mondes peuvent présenter des caractéristiques comparables à celles de notre planète.

La Lune

La Lune est l'astre le plus familier de l'humanité après le Soleil et fait l'objet d'observations depuis la préhistoire. Son cycle régulier de phases sert très tôt à mesurer le temps et à établir les premiers calendriers. Les civilisations mésopotamiennes, égyptiennes, chinoises et mésoaméricaines enregistrent ses mouvements et associent ses différentes apparences à des croyances religieuses et à des divinités. Les astronomes babyloniens établissent des méthodes de prévision des éclipses et reconnaissent certains cycles lunaires.

Dans la Grèce antique, les philosophes cherchent à comprendre la nature physique de la Lune. Au V^e siècle avant notre ère, Anaxagore affirme qu'elle ne produit pas sa propre lumière et qu'elle réfléchit celle du Soleil. Aristote observe les éclipses lunaires et utilise l'ombre circulaire de la Terre pour défendre l'idée d'une Terre sphérique. Au II^e siècle de notre ère, Ptolémée intègre la Lune dans son système géocentrique et développe des modèles mathématiques destinés à expliquer ses mouvements.

Au Moyen Âge, les astronomes arabes perfectionnent les calculs des positions lunaires et améliorent les tables astronomiques. En Europe, ces connaissances sont progressivement intégrées aux travaux des savants médiévaux.

Au XVI^e siècle, le système héliocentrique de Copernic renouvelle la compréhension des mouvements célestes, même si la Lune demeure le satellite naturel de la Terre. En 1609 et 1610, Galilée observe la Lune avec une lunette astronomique. Il découvre que sa surface n'est pas parfaitement lisse, comme le supposent les conceptions aristotéliciennes, mais qu'elle présente des montagnes, des vallées et des cratères. Cette découverte contribue à remettre en cause l'idée de la perfection des corps célestes.

Au XVII^e siècle, plusieurs astronomes réalisent les premières cartes détaillées de la surface lunaire. Riccioli attribue des noms à de nombreuses formations visibles et introduit la terminologie des "mers" lunaires encore utilisée aujourd'hui. Newton explique les mouvements de la Lune grâce à l'attraction universelle et montre que les marées terrestres résultent principalement de son influence.

Aux XVIII^e et XIX^e siècles, l'amélioration des télescopes permet de dresser des cartes de plus en plus précises. Les astronomes débattent de l'origine des cratères, certains les attribuant à une activité volcanique, d'autres à des impacts. La photographie astronomique apparaît au XIX^e siècle et fournit des documents plus fiables que les dessins.

Au début du XX^e siècle, la sélénographie progresse encore grâce aux grands observatoires. Les chercheurs comprennent progressivement que la Lune est dépourvue d'atmosphère significative. Pendant plusieurs décennies, l'origine des cratères demeure controversée jusqu'à ce que l'hypothèse des impacts météoritiques s'impose.

L'ère spatiale transforme radicalement les connaissances. En 1959, la sonde soviétique Luna 2 devient le premier engin humain à atteindre la surface lunaire. La même année, Luna 3 photographie pour la première fois la face cachée de la Lune. Dans les années 1960, les missions Ranger, Surveyor et Lunar Orbiter préparent les futurs débarquements habités.

Le 20 juillet 1969, les astronautes d'Apollo 11 réalisent le premier alunissage habité. Neil Armstrong et Buzz Aldrin recueillent des échantillons qui révolutionnent la compréhension de l'histoire lunaire. Les missions Apollo suivantes rapportent plusieurs centaines de kilogrammes de roches et installent des instruments scientifiques.

L'analyse des échantillons conduit, dans les années 1970, à la formulation de l'hypothèse de l'impact géant, selon laquelle la Lune résulte d'une collision entre la Terre primitive et un corps de taille planétaire. Cette théorie devient progressivement le modèle dominant. Les expériences de sismologie lunaire révèlent également la structure interne du satellite.

À partir de la fin du XX^e siècle, de nouvelles sondes américaines, européennes, japonaises, chinoises et indiennes reprennent l'exploration. Les missions Clementine et Lunar Prospector suggèrent la présence de glace d'eau dans les régions polaires. Au XXI^e siècle, les sondes Lunar Reconnaissance Orbiter, Chang'e et Chandrayaan confirment l'existence de dépôts de glace et fournissent des cartes extrêmement détaillées. Les recherches actuelles portent sur l'histoire géologique de la Lune, sur l'origine exacte de sa formation et sur son éventuelle utilisation dans le cadre de futures missions habitées.

Mars

Mars attire l'attention des observateurs depuis l'Antiquité en raison de sa couleur rougeâtre particulière. Les astronomes mésopotamiens enregistrent ses mouvements; les Babyloniens développent des méthodes permettant de prévoir ses positions. Les Grecs l'associent au dieu Arès et les Romains lui donnent le nom de Mars. Comme les autres planètes visibles à l'oeil nu, elle est intégrée au système géocentrique de Ptolémée.

Au Moyen Âge, les astronomes du monde arabo-musulman améliorent les observations et perfectionnent les tables astronomiques. Au XVI^e siècle, le modèle héliocentrique de Copernic fournit une nouvelle interprétation des mouvements de Mars. Les observations extrêmement précises réalisées par Tycho Brahe servent ensuite à Kepler pour établir ses lois du mouvement planétaire. L'étude de l'orbite martienne joue ainsi un rôle fondamental dans la naissance de l'astronomie moderne.

Au XVII^e siècle, les premiers télescopes révèlent des taches sombres à la surface et permettent d'estimer la durée du jour martien, très proche de celle de la Terre. Les astronomes observent également les calottes polaires, dont les variations saisonnières suggèrent l'existence d'un climat.

Au XIX^e siècle, les instruments plus puissants permettent de distinguer davantage de détails. En 1877, Asaph Hall découvre les deux satellites de Mars, Phobos et Déimos. La même année, Giovanni Schiaparelli décrit à la surface de Mars des structures qu'il appelle canali, des "canaux", ce qui conduit certains observateurs à imaginer l'existence d'ouvrages artificiels construits par une civilisation martienne.

À la fin du XIX^e siècle et au début du XX^e siècle, Percival Lowell défend avec conviction l'hypothèse d'un réseau de canaux artificiels. Cette idée connaît un grand succès dans le grand public et inspire de nombreuses oeuvres de science-fiction. Cependant, l'amélioration des observations finit par démontrer que ces structures sont des illusions d'optique.

La spectroscopie et les mesures physiques du XX^e siècle révèlent que l'atmosphère martienne est très ténue et composée principalement de dioxyde de carbone. Les astronomes comprennent alors que les conditions de surface sont beaucoup plus hostiles qu'on ne l'imaginait auparavant.

L'exploration spatiale débute dans les années 1960. En 1965, la sonde Mariner 4 transmet les premières images rapprochées de Mars. Celles-ci montrent un paysage fortement cratérisé et déçoivent ceux qui espéraient découvrir un monde semblable à la Terre. Les missions Mariner 6 et 7, puis surtout Mariner 9 en 1971, révèlent ensuite une planète beaucoup plus complexe, avec d'immenses volcans, des vallées gigantesques et des traces d'écoulements anciens.

Dans les années 1970, les sondes Viking se posent sur la surface martienne et réalisent les premières analyses directes du sol. Les expériences destinées à détecter une activité biologique donnent des résultats ambigus qui alimentent de nombreux débats scientifiques. Les données recueillies montrent néanmoins que Mars a probablement connu un passé plus humide.

À partir des années 1990, une nouvelle génération de sondes et de robots d'exploration transforme la connaissance de la planète.  Mars Global Surveyor, en 1997, inaugure une ère d'observation continue depuis l'orbite avec sa caméra haute résolution. Elle photographie des ravines fraîches sur les pentes des cratères, des traces d'écoulements si récents qu'ils pourraient être actuels.

La même année, Mars Pathfinder rebondit sur le sol dans des airbags et libère le petit rover Sojourner, premier véhicule mobile sur une autre planète, qui analyse les rochers Yogi et Barnacle Bill, confirmant un passé hydrologique. 

Le rythme s'accélère avec les rovers jumeaux Spirit et Opportunity en 2004. Opportunity découvre presque tout de suite, dans le petit cratère Eagle, des sphérules d'hématite grise et des roches stratifiées montrant des preuves chimiques irréfutables d'une ancienne eau acide stagnante en surface. Spirit, de son côté, trouve plus tard, dans les Columbia Hills, des dépôts hydrothermaux, des preuves d'une eau neutre et plus habitable. Les deux rovers survivent des années, Opportunity parcourant un marathon complet, 45 kilomètres, jusqu'en 2018. 

Mars Express de l'Europe, en orbite depuis 2003, cartographie la surface en stéréo et son radar MARSIS détecte de vastes dépôts de glace d'eau pure sous les calottes polaires, et peut-être des lacs d'eau liquide ultra-salée enfouis sous le pôle sud. 

Mars Reconnaissance Orbiter, à partir de 2006, fournit des images d'une résolution inédite, suit les changements saisonniers, photographie des avalanches et des geysers de dioxyde de carbone, et détecte des minéraux hydratés partout, preuve que l'eau a altéré la croûte sur de vastes échelles. 

En 2012, le rover Curiosity, de la taille d'une petite voiture, se pose dans le cratère Gale avec une grue rétro-fusée spectaculaire. Il gravit lentement le mont Sharp, une montagne de sédiments, et découvre les traces d'un ancien lac d'eau douce, avec du carbone, de l'hydrogène, de l'oxygène, du soufre, de l'azote et du phosphore, tous les ingrédients d'un environnement habitable ayant persisté pendant des millions d'années. 

Son successeur, Perseverance, atterrit en 2021 dans le cratère Jezero, un ancien delta de rivière, pour chercher des traces de vie fossile. Il collecte des échantillons de roche et les scelle dans des tubes métalliques pour une future mission de retour d'échantillons sur Terre. Il libère aussi le petit hélicoptère Ingenuity, premier engin à voler de manière contrôlée dans une atmosphère extraterrestre.

Les chercheurs s'intéressent désormais à l'histoire climatique de Mars, à l'existence éventuelle d'une vie passée et aux perspectives d'exploration humaine. 

Les astéroïdes

Le premier jour de l'an 1801, à Palerme, Giuseppe Piazzi examine une carte du ciel dans la constellation du Taureau lorsqu'il repère un point lumineux qui ne figure sur aucun catalogue. Il le suit pendant plusieurs nuits, constate son déplacement, pense d'abord tenir une comète, puis annonce prudemment la découverte d'un nouvel astre. L'objet disparaît bientôt dans les lueurs solaires, mais le jeune mathématicien Carl Friedrich Gauss met au point une méthode de calcul d'orbite qui permet de le retrouver exactement là où il l'avait prédit. L'astre, baptisé Cérès, circule entre Mars et Jupiter, là où la loi empirique de Titius-Bode prédisait une planète absente. Très vite, les astronomes comprennent que Cérès n'est pas seule. Heinrich Olbers découvre Pallas en 1802, Karl Harding trouve Junon en 1804, et Olbers encore débusque Vesta en 1807. Quatre petits mondes entre Mars et Jupiter, invisibles à l'oeil nu, que William Herschel propose d'appeler astéroïdes en raison de leur aspect ponctuel qui les fait ressembler à des étoiles dans les télescopes de l'époque.

Pendant près de quarante ans, le Système solaire semble n'abriter que ces quatre astéroïdes. Puis, en 1845, l'astronome amateur Karl Ludwig Hencke, après quinze années de recherches patientes, découvre Astrée. Les découvertes ensuite s'enchaînent : Hébé, Iris, Flore, Métis, Hygie, des dizaines, puis des centaines de petits corps sont ajoutés au catalogue à la fin du XIX^e siècle, grâce à l'amélioration des lunettes et surtout à l'arrivée de la photographie astronomique. Max Wolf, à Heidelberg, expose de longues plaques photographiques sur le ciel nocturne, et les astéroïdes se trahissent par leur traînée, une ligne courte qui les distingue des étoiles ponctuelles. En 1891, il découvre ainsi Brucia, le premier astéroïde trouvé par la photographie, et plus de deux cents autres suivront sous son objectif. La ceinture principale prend forme, un vaste essaim de débris rocheux qui ne se sont jamais agglomérés en une planète, probablement à cause des perturbations gravitationnelles de Jupiter. L'étude physique de ces corps commence véritablement avec la spectroscopie, qui permet de les classer en types, des plus sombres et carbonés aux plus clairs et silicatés, racontant des histoires de différenciation, de chauffage et de collisions dans le disque protoplanétaire primitif.

L'étude des astéroïdes va franchir un cap grâce à l'exploration spatiale. La sonde Galileo, en route vers Jupiter, survole Gaspra en 1991, puis Ida en 1993. Autour d'Ida, une minuscule lune est découverte, Dactyle, premier satellite d'astéroïde observé. NEAR Shoemaker se met en orbite autour d'Éros en 2000, puis s'y pose doucement en 2001, première mission dédiée à un astéroïde, révélant un corps allongé couvert de régolithe et strié de rainures. La sonde japonaise Hayabusa, en 2005, tente l'exploit de prélever un échantillon de l'astéroïde Itokawa. Malgré de graves avaries, elle parvient à ramener sur Terre, en 2010, les premières particules microscopiques arrachées à la surface d'un astéroïde, des poussières confirmant la nature chondritique ordinaire de ce petit amas de débris peu consolidé.

Dans la ceinture principale, la mission Dawn, lancée en 2007, utilise la propulsion ionique pour se satelliser successivement autour des deux plus gros corps, Vesta en 2011 puis Cérès en 2015. Vesta montre un hémisphère sud ravagé par deux impacts géants, un énorme cratère Rheasilvia, une montagne centrale de plus de vingt kilomètres de haut, et une surface basaltique confirmant qu'il s'agit d'un protoplanète différencié, doté d'un noyau métallique. Cérès, classée planète naine, présente une surface plus sombre, couverte de carbonates et de sels, avec des taches brillantes au fond de certains cratères, notamment dans Occator, où des dépôts de carbonate de sodium et de sels ammoniums suggèrent une activité cryovolcanique récente ou actuelle, une saumure souterraine remontant en surface.

Jupiter

Jupiter est connue depuis la plus haute Antiquité. Son éclat important lui donne même une importance particulière. Les civilisations mésopotamiennes l'observent dès le II^e millénaire avant notre ère et enregistrent ses mouvements avec une grande précision. Les Babyloniens l'associent au dieu Marduk et établissent des tables permettant de prévoir ses positions. Les astronomes grecs héritent de ces connaissances et l'identifient à Zeus. Au II^e siècle de notre ère, Ptolémée intègre Jupiter dans son système géocentrique et décrit son mouvement à l'aide d'épicycles.

Au Moyen Âge, les savants du monde arabo-musulman poursuivent les observations et améliorent les données héritées de l'Antiquité. En Europe, les travaux de Copernic au XVI^e siècle replacent Jupiter dans un système héliocentrique, ce qui modifie profondément la compréhension de ses déplacements apparents.

En janvier 1610, Galilée observe Jupiter avec une lunette astronomique et découvre quatre satellites majeurs : Io, Europe, Ganymède et Callisto. Cette découverte constitue un argument majeur en faveur de l'héliocentrisme, car elle démontre qu'un corps céleste peut posséder ses propres compagnons. Quelques décennies plus tard, Giovanni Domenico Cassini mesure la période de rotation de la planète et remarque des bandes nuageuses distinctes.
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Orbites des quatre principaux satellites de Jupiter, d'après Argoli (XVII^e s.).

Aux XVIII^e et XIX^e siècles, les télescopes plus performants révèlent la Grande Tache rouge, immense structure atmosphérique déjà entrevue auparavant mais étudiée de manière plus systématique. Les astronomes constatent que Jupiter est aplatie aux pôles et déduisent qu'elle tourne rapidement sur elle-même. La spectroscopie naissante permet ensuite d'identifier la présence d'hydrogène et d'autres gaz dans son atmosphère.

Au XX^e siècle, la radioastronomie met en évidence un puissant champ magnétique ainsi que des émissions radio naturelles. Les progrès de la photographie et de la spectroscopie améliorent la connaissance de la composition chimique de la planète et de ses nuages.

L'exploration spatiale débute véritablement dans les années 1970. La sonde Pioneer 10 survole Jupiter en 1973 et fournit les premières images rapprochées ainsi que des mesures sur son environnement magnétique. Pioneer 11 lui succède en 1974. En 1979, les sondes Voyager 1 et Voyager 2 révèlent une activité volcanique intense sur Io, découvrent de nouveaux satellites et mettent en évidence l'existence d'anneaux ténus autour de la planète.

En 1995, la sonde Galileo se place en orbite autour de Jupiter après avoir largué une sonde atmosphérique. Pendant plusieurs années, elle étudie la structure interne de la planète, observe les interactions entre la magnétosphère et les satellites et apporte des indices importants sur la présence d'océans sous la glace d'Europe. L'impact de la comète Shoemaker-Levy 9 en 1994, observé depuis la Terre et depuis l'espace, permet également d'approfondir les connaissances sur l'atmosphère jovienne.

Au début du XXI^e siècle, les télescopes terrestres équipés d'optique adaptative et le télescope spatial Hubble poursuivent l'étude de l'évolution des tempêtes et de la dynamique atmosphérique. En 2016, la sonde Juno entre en orbite autour de Jupiter. Ses instruments révèlent une structure interne plus complexe qu'attendu, montrent que les cyclones polaires forment des configurations stables et améliorent la compréhension du champ gravitationnel et du champ magnétique de la planète. Les recherches actuelles s'intéressent notamment à la formation de Jupiter, à son rôle dans l'histoire du Système solaire et aux conditions susceptibles d'exister dans les océans des satellites glacés.

Saturne

Saturne fait encore partie des planètes connues depuis l'Antiquité. Les Babyloniens consignent ses déplacements et l'associent à différentes divinités. Les Grecs l'identifient à Cronos, tandis que les Romains lui donnent le nom de Saturne. Comme pour Jupiter, le modèle géocentrique de Ptolémée explique ses mouvements apparents au moyen d'épicycles.

Après l'adoption du système héliocentrique au XVI^e siècle, Saturne trouve naturellement sa place parmi les planètes orbitant autour du Soleil. En 1610, Galilée l'observe avec sa lunette mais ne comprend pas la nature des structures qui l'entourent. Il décrit la planète comme étant accompagnée de deux excroissances latérales qui semblent parfois disparaître.

En 1655, Christiaan Huygens résout le mystère en proposant que Saturne soit entourée d'un anneau mince, plat et détaché du globe principal. La même année, il découvre Titan, le plus grand satellite de la planète. Quelques décennies plus tard, Giovanni Domenico Cassini identifie plusieurs autres satellites, dont Rhéa, Japet, Téthys et Dioné. En 1675, il remarque une séparation importante dans les anneaux, aujourd'hui appelée division de Cassini.

Au XVIII^e siècle, les observations deviennent plus précises et les astronomes établissent progressivement les caractéristiques orbitales de la planète et de ses satellites. En 1789, William Herschel découvre Encelade et Mimas. Au XIX^e siècle, la spectroscopie révèle que l'atmosphère de Saturne contient notamment de l'hydrogène. Les études théoriques de James Clerk Maxwell démontrent que les anneaux ne peuvent être solides et qu'ils sont constitués d'une multitude de particules indépendantes.

Au XX^e siècle, les astronomes améliorent la connaissance de la structure atmosphérique de Saturne et découvrent de nouveaux satellites grâce à la photographie et aux grands télescopes. Les observations radio révèlent également l'existence d'une magnétosphère.

L'exploration spatiale commence avec Pioneer 11, qui survole Saturne en 1979 et fournit les premières données rapprochées. En 1980 et 1981, Voyager 1 puis Voyager 2 découvrent de nouveaux satellites, observent la complexité des anneaux et mettent en évidence de nombreuses structures fines impossibles à distinguer depuis la Terre.

Une étape décisive est franchie avec la mission Cassini-Huygens. Lancée en 1997, elle atteint Saturne en 2004 et demeure en orbite pendant plus de treize ans. La sonde Huygens se pose sur Titan en 2005 et transmet les premières images de sa surface. Cassini découvre des geysers de vapeur d'eau sur Encelade, étudie les saisons saturniennes, observe les tempêtes géantes de l'atmosphère et révèle la richesse exceptionnelle du système des anneaux. Les données recueillies montrent qu'Encelade possède un océan interne susceptible de réunir certaines conditions favorables à la chimie prébiotique.

Depuis la fin de la mission Cassini en 2017, les observations se poursuivent grâce aux télescopes terrestres et spatiaux. Les chercheurs analysent encore l'immense quantité de données accumulées et cherchent à mieux comprendre l'origine des anneaux, l'évolution de Titan et la dynamique interne de Saturne. Les connaissances sur cette planète continuent ainsi de progresser et contribuent à l'étude générale de la formation et de l'évolution des systèmes planétaires.

Uranus

Uranus échappe à une identification comme planète pendant la majeure partie de l'histoire humaine, bien qu'elle soit visible à l'oeil nu dans des conditions favorables. En raison de son faible éclat et de son déplacement très lent parmi les étoiles, les observateurs de l'Antiquité la considèrent comme une simple étoile. Les catalogues astronomiques établis à partir du XVII^e siècle la répertorient également sans soupçonner sa véritable nature. En 1690, John Flamsteed l'inscrit dans son catalogue sous la désignation "34 Tauri".

Le 13 mars 1781, William Herschel observe l'astre avec son télescope depuis Bath, en Angleterre. Il croit d'abord découvrir une comète, mais les calculs effectués par plusieurs astronomes européens démontrent rapidement qu'il s'agit d'un nouvel objet décrivant une orbite presque circulaire autour du Soleil. Cette identification constitue la première découverte d'une planète réalisée à l'époque moderne et agrandit pour la première fois les limites connues du Système solaire depuis l'Antiquité.

La question du nom de la nouvelle planète suscite plusieurs débats. Herschel propose de l'appeler Georgium Sidus en l'honneur du roi George III. D'autres astronomes préfèrent conserver la tradition mythologique. Au début du XIX^e siècle, le nom Uranus, proposé par Johann Elert Bode, s'impose progressivement dans la communauté scientifique.

Les premières observations permettent de calculer son orbite avec précision. En 1787, William Herschel découvre deux satellites, Titania et Obéron. Au milieu du XIX^e siècle, William Lassell identifie Ariel et Umbriel. Les astronomes constatent également que le diamètre apparent d'Uranus varie légèrement et commencent à étudier son aspect particulier.

La spectroscopie, qui se développe au XIX^e siècle, révèle que l'atmosphère de la planète contient principalement de l'hydrogène. Au début du XX^e siècle, les progrès des instruments permettent de détecter la présence du méthane, responsable de la teinte bleu-vert caractéristique de la planète. Les chercheurs cherchent alors à comprendre sa structure interne et supposent qu'elle appartient à une catégorie différente de celle des géantes gazeuses classiques.

Au cours du XX^e siècle, les mesures photométriques montrent qu'Uranus présente une inclinaison exceptionnelle de son axe de rotation, proche de 98 degrés. Cette caractéristique intrigue les astronomes, qui envisagent l'hypothèse d'une collision géante survenue durant la formation du Système solaire. Les observations terrestres mettent également en évidence des variations saisonnières très particulières en raison de cette orientation extrême.

En 1977, une observation d'occultation stellaire conduit à une découverte majeure : plusieurs anneaux entourent Uranus. Cette révélation surprend la communauté scientifique, car seuls ceux de Saturne sont alors bien connus. La même technique permet ensuite de préciser la structure de ces anneaux et de rechercher de nouveaux satellites.

L'étape la plus importante de l'exploration d'Uranus intervient en janvier 1986 avec le passage de la sonde Voyager 2. Celle-ci fournit les premières images rapprochées de la planète et découvre dix nouveaux satellites ainsi que deux anneaux supplémentaires. Les instruments révèlent un champ magnétique fortement incliné et décentré par rapport au centre de la planète, phénomène inattendu qui oblige à revoir les modèles théoriques. Voyager 2 observe également une atmosphère relativement calme et met en évidence la complexité géologique de certains satellites, notamment Miranda.

À partir des années 1990, les grands télescopes terrestres équipés d'optique adaptative ainsi que le télescope spatial Hubble permettent de suivre l'évolution des nuages et des tempêtes atmosphériques. Les chercheurs découvrent qu'Uranus est plus active qu'on ne le pensait après les observations de Voyager 2. Ils approfondissent également l'étude de son intérieur et développent le concept de "Géante de glace", catégorie regroupant Uranus et Neptune.

Au XXI^e siècle, l'analyse des données anciennes et les nouvelles observations infrarouges améliorent la compréhension de sa météorologie, de ses anneaux et de ses satellites. Les scientifiques s'intéressent particulièrement à l'origine de son inclinaison extrême, à la composition exacte de son intérieur et aux mécanismes responsables de son champ magnétique atypique. Plusieurs projets de missions spatiales sont envisagés afin de poursuivre l'exploration directe de cette planète encore relativement peu étudiée.

Neptune

Neptune demeure inconnue durant toute l'Antiquité et la majeure partie de l'époque moderne en raison de son faible éclat. Quelques observations accidentelles sont réalisées sans que les astronomes reconnaissent la présence d'une planète. Ainsi, au XVII^e siècle, Galilée note la présence de Neptune près de Jupiter, mais il la considère comme une étoile fixe.

Au début du XIX^e siècle, les astronomes remarquent que les mouvements d'Uranus présentent de légères irrégularités qui ne correspondent pas parfaitement aux calculs théoriques. Ces anomalies conduisent plusieurs chercheurs à supposer l'existence d'une planète encore inconnue exerçant une influence gravitationnelle sur Uranus. Indépendamment l'un de l'autre, Urbain Le Verrier et John Couch Adams effectuent des calculs pour déterminer la position probable de cet astre hypothétique.

Le 23 septembre 1846, Johann Gottfried Galle, aidé de Heinrich d'Arrest, observe la nouvelle planète à l'observatoire de Berlin à une position très proche de celle prédite par Le Verrier. Cette découverte constitue un triomphe pour la mécanique céleste, car elle démontre qu'il est possible de découvrir un corps céleste à partir de calculs théoriques avant même son observation directe.

Le nom Neptune est rapidement adopté en référence au dieu romain de la mer. Dès les premières décennies suivant sa découverte, les astronomes déterminent son orbite et estiment ses dimensions. En 1846 également, William Lassell découvre Triton, son plus grand satellite. Plus tard, d'autres satellites de Neptune sont identifiés grâce à l'amélioration des télescopes.

Au XIX^e siècle, la spectroscopie révèle que Neptune possède une atmosphère riche en hydrogène. Au XX^e siècle, les chercheurs détectent la présence du méthane, responsable de sa couleur bleue intense. Ils constatent également que la planète rayonne davantage d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil, ce qui suggère l'existence d'une source interne de chaleur.

Les observations photométriques et spectroscopiques du XX^e siècle permettent d'étudier la rotation de la planète et les mouvements de son atmosphère. Les astronomes découvrent des vents extrêmement rapides, parmi les plus puissants du Système solaire. Ils améliorent aussi les modèles concernant la structure interne de Neptune et la classent, comme Uranus, parmi les géantes de glace.

En 1984, l'observation d'occultations stellaires laisse supposer la présence d'arcs d'anneaux, hypothèse qui demeure controversée jusqu'à l'arrivée d'une sonde spatiale. En août 1989, Voyager 2 survole Neptune et confirme l'existence de plusieurs anneaux. La sonde découvre également six nouveaux satellites et observe la Grande Tache sombre, immense système dépressionnaire comparable, par certains aspects, à la Grande Tache rouge de Jupiter. Les instruments révèlent des nuages de haute altitude et des vents atteignant des vitesses remarquables. Voyager 2 montre aussi que Triton possède une activité géologique inattendue avec des geysers d'azote.

Après le passage de Voyager 2, les télescopes terrestres et le télescope spatial Hubble poursuivent les observations. Les astronomes constatent que les grandes tempêtes apparaissent et disparaissent au fil des années, ce qui témoigne d'une atmosphère particulièrement dynamique. Les recherches sur Triton suggèrent qu'il s'agit probablement d'un ancien objet de la ceinture de Kuiper capturé par Neptune.

Au XXI^e siècle, les études portent sur l'origine de Neptune, sa structure interne, la nature de sa source de chaleur interne et l'évolution de son système d'anneaux. Les données recueillies servent également à mieux comprendre les nombreuses exoplanètes de taille comparable découvertes autour d'autres étoiles. Uranus et Neptune deviennent ainsi des références essentielles pour l'étude des géantes de glace dans l'ensemble de la Galaxie.

Les comètes

Les chroniques chinoises, babyloniennes et médiévales regorgent de mentions de ces "astres chevelus" annonciateurs de malheurs. Le premier pas scientifique est franchi par Tycho Brahe qui, en observant la grande comète de 1577, mesure sa parallaxe et démontre qu'elle se situe bien au-delà de la Lune, balayant l'idée aristotélicienne de phénomènes atmosphériques. Un siècle plus tard, en 1682, une comète brillante traverse le ciel et attire l'attention d'Edmond Halley. Utilisant la théorie de la gravitation de Newton, Halley calcule les orbites de plusieurs comètes historiques et constate que celles de 1531, 1607 et 1682 sont remarquablement similaires. Il prédit en 1705 que cette comète reviendra en 1758. Sa prédiction posthume se réalise le jour de Noël 1758, lorsqu'un astronome amateur, Johann Georg Palitzsch, aperçoit le premier la comète qui portera désormais le nom de comète de Halley. C'est le triomphe de la mécanique céleste et la preuve que les comètes sont des membres périodiques du système solaire, liés au Soleil par la gravitation.

Tout au long du XIX^e siècle, la chasse aux comètes devient une passion. Des astronomes comme Jean-Louis Pons, William Bradfield ou Charles Messier, qui compile son célèbre catalogue d'objets nébuleux pour ne plus les confondre avec des comètes, passent leurs nuits à balayer le ciel. On comprend peu à peu la nature de ces objets. La queue, toujours opposée au Soleil, est expliquée par la pression de radiation solaire poussant les particules de poussière, tandis que la queue d'ions, rectiligne et bleutée, est canalisée par le vent solaire. Le noyau, en revanche, reste invisible, caché dans une chevelure brillante. Il faut attendre 1950 pour que Fred Lawrence Whipple propose son modèle de la "boule de neige sale" : le noyau cométaire est un agglomérat de glaces d'eau, de méthane, d'ammoniac, mêlées à des poussières rocheuses. L'approche du Soleil sublime les glaces, libérant gaz et poussières qui forment la coma et les queues. La même année, Jan Oort postule l'existence d'un vaste réservoir sphérique de noyaux cométaires aux confins du Système solaire, le nuage d'Oort, vestige du disque protoplanétaire originel. Quelques années plus tard, en 1951, Gerard Kuiper propose une ceinture de corps glacés au-delà de Neptune, source des comètes à courte période.

Les premières observations in situ d'une comète surviennent en 1986, avec le retour de la comète de Halley. Une flottille internationale, l'"Armada de Halley", se lance à sa rencontre. La sonde européenne Giotto s'approche à moins de 600 kilomètres du noyau, traversant la coma et prenant les premières images d'un noyau cométaire. La surprise est totale : une forme irrégulière, noire comme du charbon, de près de quinze kilomètres de long, avec des jets de gaz et de poussière jaillissant violemment de zones actives localisées sur sa surface. Les comètes ne sont pas des boules de neige uniformes, mais des mondes sombres, complexes et hyperactifs près du Soleil. Les sondes soviétiques Vega 1 et 2, ainsi que les japonaises Suisei et Sakigake, complètent cette moisson de données.

Les comètes continuent d'être visitées. La mission Deep Impact écrase en 2005 un impacteur sur la comète Tempel 1, soulevant un panache de débris qui révèle la composition interne du noyau, plus poudreux et moins glacé qu'attendu. La mission Stardust traverse en 2004 la chevelure de la comète Wild 2, capture des grains de poussière cométaire dans un aérogel, et les ramène sur Terre en 2006, livrant la surprise de matériaux formés à haute température, près du Soleil, mélangés aux glaces du Système solaire externe, bouleversant les modèles de formation planétaire. La mission européenne Rosetta, lancée en 2004, réalise une première absolue en se mettant en orbite autour de la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko en 2014, puis en y déposant le petit atterrisseur Philae. La comète se révèle comme un monde bilobé, une collision de deux corps glacés, avec des falaises, des dunes de poussière, des jets de gaz jaillissant des parois de puits profonds, une surface d'une complexité géologique insoupçonnée et une chimie organique riche. 

Les corps transneptuniens

La recherche des régions situées au-delà de Neptune commence bien avant la découverte de Pluton. Dès le XIX^e siècle, les astronomes remarquent que les orbites d'Uranus puis de Neptune présentent de légères irrégularités. Après le succès de la prédiction de Neptune en 1846 grâce aux calculs de Le Verrier et d'Adams, plusieurs savants imaginent qu'une autre planète encore plus lointaine pourrait expliquer les écarts résiduels observés. Cette hypothétique planète X devient l'objet de nombreuses recherches.

Au début du XX^e siècle, l'astronome Percival Lowell consacre une partie importante de sa fortune à cette quête. Depuis l'observatoire qu'il fonde en Arizona, il réalise des calculs destinés à localiser la planète supposée. Malgré plusieurs campagnes photographiques, il ne parvient pas à l'identifier avant sa mort en 1916. Ses travaux laissent cependant un héritage précieux : des archives et une volonté institutionnelle de poursuivre les recherches.

En 1929, l'observatoire Lowell engage un jeune astronome autodidacte, Clyde Tombaugh, chargé de reprendre la chasse à la planète X. Il photographie systématiquement différentes portions du ciel et compare les clichés à l'aide d'un comparateur clignotant, instrument permettant de faire apparaître les objets mobiles par rapport aux étoiles fixes. Le 18 février 1930, il remarque un point lumineux qui se déplace lentement sur deux photographies prises quelques jours plus tôt. Après vérification, la découverte est annoncée officiellement le 13 mars 1930, date choisie à la fois pour célébrer l'anniversaire de Lowell et celui de la découverte de Neptune.

Le nouvel astre reçoit rapidement le nom de Pluton, proposé par la jeune Venetia Burney. Dans la mythologie romaine, Pluton est le dieu des enfers, un nom jugé approprié pour un monde plongé dans l'obscurité des confins du Système solaire. Les deux premières lettres du nom, PL, rappellent également les initiales de Percival Lowell.

Pendant plusieurs décennies, Pluton est considéré comme la "neuvième planète du Système solaire". Les astronomes connaissent toutefois très mal ses caractéristiques. Sa distance considérable et sa faible luminosité rendent les observations difficiles. On surestime d'abord sa masse, en pensant qu'elle pourrait être comparable à celle de la Terre. À mesure que les instruments progressent, les estimations diminuent constamment. Les chercheurs comprennent progressivement que Pluton est beaucoup plus petit que prévu.

En 1978, James Christy découvre Charon, le principal satellite de Pluton. Cette découverte marque une étape essentielle, car l'étude du mouvement du satellite permet de calculer avec précision la masse du système. Les résultats révèlent que Pluton possède une masse environ cinq cents fois inférieure à celle de la Terre, bien insuffisante pour expliquer les anomalies orbitales autrefois attribuées à la planète X. Les irrégularités observées proviennent en réalité d'erreurs dans les valeurs initiales des masses planétaires.

Durant les années 1980 et 1990, les techniques d'observation progressent considérablement grâce aux détecteurs électroniques et aux grands télescopes. Les astronomes découvrent que Pluton possède une surface composée principalement de glaces d'azote, de méthane et de monoxyde de carbone. Ils observent également des variations saisonnières liées à son orbite très elliptique et fortement inclinée.

Parallèlement, plusieurs chercheurs commencent à envisager l'existence d'une vaste population d'objets glacés au-delà de Neptune. Comme on l'a dit plus haut à propos des comètes, dès les années 1950, Gerard Kuiper avait évoqué l'idée d'une région périphérique contenant de petits corps résiduels de la formation du Système solaire. D'autres scientifiques, notamment Kenneth Edgeworth, ont développé des hypothèses similaires. Pendant longtemps, ces idées étaient restées spéculatives faute d'observations directes.

La situation change en 1992 lorsque David Jewitt et Jane Luu découvrent l'objet 1992 QB1. Il s'agit du premier corps transneptunien identifié après Pluton et Charon. Cette découverte confirme l'existence d'une vaste région peuplée d'objets glacés, aujourd'hui appelée ceinture de Kuiper. Les découvertes se multiplient ensuite rapidement. Des centaines, puis des milliers d'objets sont répertoriés.

Les astronomes distinguent progressivement plusieurs catégories dynamiques. Certains objets, appelés plutinos, sont en résonance orbitale avec Neptune comme Pluton. D'autres appartiennent à la ceinture classique et suivent des orbites relativement stables. Une troisième population, le disque diffus, regroupe des objets aux trajectoires plus excentriques, probablement perturbées par Neptune au cours de l'histoire du Système solaire.

En 2002 puis en 2003, plusieurs objets de grande taille sont découverts. Quaoar, Sedna et d'autres mondes lointains montrent que Pluton n'est probablement pas un cas isolé. Sedna intrigue particulièrement les chercheurs, car son orbite extrêmement allongée suggère des événements anciens encore mal compris, peut-être liés à l'environnement stellaire dans lequel le Soleil se forme.

En 2005, l'équipe dirigée par Michael Brown annonce la découverte d'Éris. Cet objet possède une taille comparable à celle de Pluton et apparaît même initialement comme légèrement plus massif. Sa découverte provoque un débat majeur : faut-il ajouter une dixième planète au Système solaire ou redéfinir la notion même de planète?

Même si les astronomes avaient déjà répondu à la question, celle-ci sera tranchée de façon officielle en 2006 lors de l'assemblée générale de Union astronomique internationale. Les astronomes adoptent une nouvelle définition de la planète fondée notamment sur la capacité d'un corps à avoir nettoyé son voisinage orbital. Pluton, incapable de satisfaire ce critère, est reclassé dans une nouvelle catégorie : celle des planètes naines. Éris reçoit le même statut, suivi plus tard de Cérès, Hauméa et Makémaké. Cette décision suscite de nombreux débats dans le grand public et au sein de la communauté scientifique.

L'étude des objets transneptuniens devient alors un domaine majeur de la planétologie. Les observations spectroscopiques révèlent des surfaces variées composées de glaces, de composés organiques complexes et de matériaux altérés par le rayonnement cosmique. Certains objets possèdent des satellites, permettant d'estimer leur masse et leur densité. Hauméa présente même une forme très allongée due à sa rotation rapide, tandis que Makémaké montre une surface particulièrement riche en méthane gelé.

Le 19 janvier 2006, la sonde New Horizons est lancée vers Pluton. Après un voyage de plus de neuf ans, elle survole le système plutonien en juillet 2015. Les images transmises bouleversent les connaissances antérieures. Pluton apparaît comme un monde géologiquement complexe, doté de montagnes de glace d'eau, de plaines d'azote gelé et d'une atmosphère ténue stratifiée. La région en forme de coeur, baptisée Tombaugh Regio en hommage à Clyde Tombaugh, devient l'un des symboles les plus célèbres de l'exploration spatiale.

Le survol révèle également la diversité des satellites de Pluton. Charon présente d'immenses fractures et une région polaire sombre. Les petits satellites Styx, Nix, Kerberos et Hydre montrent des formes irrégulières et des rotations chaotiques. Ces découvertes indiquent que le système plutonien résulte probablement d'une gigantesque collision survenue au début de l'histoire du Système solaire.

Après son passage près de Pluton, New Horizons poursuit sa route vers la ceinture de Kuiper. En 2019, elle survole Arrokoth, un petit objet transneptunien constitué de deux lobes accolés. Les observations montrent qu'il s'agit d'un vestige remarquablement préservé de la formation planétaire. Sa structure confirme l'idée que les petits corps du Système solaire se forment progressivement par accrétion de matériaux dans le disque primordial.

Au début du XXI^e siècle, plus de trois mille objets transneptuniens sont identifiés, et leur nombre réel est estimé à plusieurs centaines de milliers pour les plus grands d'entre eux. Les grands relevés automatisés du ciel découvrent régulièrement de nouveaux corps toujours plus éloignés. Certains présentent des orbites inhabituelles qui conduisent plusieurs chercheurs à proposer l'existence d'une hypothétique "planète Neuf", encore jamais observée directement.