Jupiter en 2017. Image traitée prise par la sonde Juno. Le pôle sud de la géante gazeuse est à droite. La variété de ses phénomènes atmosphériques est fascinante. © Nasa, SwRI, MSSS, Gerald Eichstädt, Seán Doran

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Jupiter est la plus vieille planète du Système solaire

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Non seulement Jupiter est la plus grosse planète du Système solaire, mais elle est aussi la plus âgée. Les astronomes s'en doutaient, mais cette fois, une étude parvient à mieux préciser la période où elle est née. Comment ont-ils fait ? Ils ont interrogé des météorites...

Jupiter, que tout le monde connaît comme la planète la plus grande et la plus massive du Système solaire, fut aussi le premier-né d'une fratrie comptant au total huit planètes connues (peut-être neuf, si l'hypothétique Planète X existe...). Les astronomes, à travers leurs modélisations de l'aube du Soleil et de tout ce qui l'entoure, s'en doutaient depuis quelque temps, mais, à présent, une étude publiée dans les Pnas (Proceedings of the National Academy of Sciences) vient renforcer l'hypothèse que Jupiter a bien été la toute première à s'être formée.

Déterminer l'âge exact de Jupiter n'est pas une tâche simple. En effet, personne ne dispose d'échantillons de la géante, son noyau étant enveloppé d'épaisses couches de gaz qui la rendent impénétrable. Il faut donc aux chercheurs trouver d'autres moyens pour connaître sa date de naissance.

Pour inférer l'âge de la planète, l'équipe, réunissant des astrophysiciens du Lawrence Livermore National Laboratory et de l'Institut für Planetologie de l'université de Münsterin en Allemagne, a regardé des météorites. En particulier celles dites ferreuses, échouées sur Terre. Il s'agit de fragments d'astéroïdes qui se sont probablement formés plus loin du Soleil qu'ils ne le sont aujourd'hui. En étudiant leurs « signatures isotopiques », celle du tungstène et du molybdène, ils ont ainsi pu établir qu'elles proviennent de deux familles différentes, en somme de deux réservoirs distincts dans le disque de gaz qui entourait le jeune Soleil.

Illustration du disque de gaz entourant une jeune étoile comparable au Soleil. Notre Système solaire devait y ressembler il y a 4,6 milliards d’années. Les planètes, Jupiter en tête, sont sur le point d’émerger. © Nasa, JPL-Caltech, T. Pyle

Jupiter a séparé notre monde en deux parties

Qui les aurait séparés ? Jupiter ! Sa formation aurait donc ouvert « un espace dans le disque qui aurait empêché les échanges de matériaux entre les deux réservoirs, explique l'auteur principal de cette étude, Thomas Kruijer. C'est le mécanisme le plus plausible pour cette séparation ».

Les chercheurs ont trouvé que le noyau de l'aînée des planètes s'est formé environ un million d'années seulement après son étoile-parent, le Soleil. Le fossé qui a divisé la nébuleuse a donc agi comme une frontière difficilement franchissable pour les corps de la partie externe, les empêchant ainsi de migrer vers le Système solaire interne. C'est ce qui pourrait expliquer l'absence de superterres — des planètes rocheuses plus massives que la Terre telle qu'il en a été découvert ailleurs, dans d'autres systèmes planétaires, au cours des quinze dernières décennies.

Dans les modèles théoriques antérieurs, la croissance du noyau de Jupiter, supposé de 10 à 20 masses terrestres, avait dû se produire entre un et dix millions d'années, avant que la nébuleuse solaire ne disparaisse totalement. Ces nouveaux travaux qui se veulent plus précis font état d'une croissance de 20 masses terrestres en un million d'années pour atteindre une cinquantaine de masses terrestres, environ trois millions d'années plus tard.

Comme le rappellent les chercheurs, la formation de Jupiter a été déterminante dans la structure de notre Système solaire. Il est donc plus que probable que sans elle, nous ne serions pas là. Tout serait différent. C'est pourquoi déterminer son âge, sa vitesse de croissance et, bien sûr, ce qui a favorisé son développement est si important pour les astronomes.

  • Les signatures isotopiques du molybdène et du tungstène mesurées dans les météorites indiquent deux origines différentes pour les astéroïdes.
  • L'explication serait la formation précoce de Jupiter, créant un fossé entre les zones interne et externe du Système en solaire en formation.
  • Cette hypothèse expliquerait l'absence de grandes planètes rocheuses dans le Système solaire interne.
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