Sans les planètes géantes et gazeuses, les rocheuses proches de l’étoile-parent subiraient des collisions avec des planétésimaux durant plusieurs centaines de millions d’années, voire des milliards d’années, selon des simulations. © Nasa, JPL-Caltech, T. Pyle (SSC)

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La vie sur Terre doit dire merci à Jupiter et à Saturne

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Xavier Demeersman, Futura-Sciences

Des chercheurs ont créé des simulations d'évolution de systèmes planétaires avec ou sans planètes géantes. Leurs résultats, présentés aux rencontres de l’American Astronomical Society (AAS), suggèrent une fois de plus que nous pouvons remercier Jupiter et Saturne d’être là. En effet, en leur absence, de fréquentes collisions avec des planétésimaux auraient sans doute ruiné toute espérance de vie sur Terre.

Le mystère de la naissance des planètes  Les planètes sont étonnamment variées et complexes. Au nombre de huit dans notre Système solaire, elles se sont formées après le Big Bang selon un scénario surprenant. Découvrez, grâce à Discovery Science, la naissance de ces astres. 

Il y a maintenant un peu plus de 20 ans, quand la découverte de la première exoplanète (51 Pegasi b) fut annoncée, beaucoup d'astronomes restèrent incrédules face à ces résultats durant plusieurs mois : comment une planète géante et gazeuse peut-elle se retrouver si près de son étoile ? En effet, à l'image de notre Système solaire, les chercheurs s'attendaient plutôt à détecter les homologues de Jupiter sur des orbites plus éloignées et bouclées en plus d'une dizaine d'années. Par la suite, cela ne s'est pas arrangé, car plusieurs dizaines d'autres Jupiter chaudes furent découvertes au cours des années qui suivirent, si bien que les chercheurs s'étaient un temps demandé si notre système avec ses quatre géantes situées entre 5 et 30 UA ne serait pas une exception. Même en prenant en compte le biais observationnel qui veut que les méthodes actuelles ne peuvent débusquer que les corps les plus proches de leur étoile et les plus massifs, une question s'imposait : pourquoi notre géante Jupiter ne s'est-elle pas retrouvée dans le Système solaire interne ?

En réponse à ce problème, le « modèle de Nice », une simulation de la formation et l’évolution du Système solaire publiée dans Nature en 2005, propose une explication convaincante pour la migration des planètes géantes. Réalisée en plusieurs étapes, elle prévoit entre autres un chamboulement qui serait à l'origine du « Grand bombardement tardif » (entre -4,1 et -3,9 milliards d'années) dont la Lune a gardé d'importants stigmates et qui aurait contribué à arroser la Terre primitive en eau. Autre conséquence de ces perturbations gravitationnelles, l'hétérogénéité des corps de la ceinture principale d'astéroïdes observée aujourd'hui.

Plus récemment, d'autres modélisations ont suggéré dans le cadre d'une migration de Jupiter en deux étapes que ses mouvements auraient agité le Système solaire interne et provoqué la disparition de possibles super-Terres (voir « Le jeune Soleil aurait avalé plusieurs superterres, aidé par Jupiter »). Dans ce scénario, les actuelles petites planètes telluriques se seraient formées après leurs départs, à partir de la matière résiduelle. Ces différents cas de figure mettent en lumière le rôle déterminant de Jupiter et Saturne dans l'évolution du Système solaire. Que serions-nous devenus sans elles ?

Jupiter photographiée par Hubble le 21 avril 2014. Que serait devenu notre Système solaire si cette planète n’avait pas été là ou bien avait migré près du Soleil comme cela est observé dans d’autres systèmes ? © Nasa, Esa, A. Simon (Goddard Space Flight Center)

Que se passe-t-il en l’absence de planètes géantes ?

Sans les planètes géantes dans les régions externes, cela aurait sans doute mal tourné pour notre biosphère, comme le suggère Tom Barclay, du centre de recherche Ames de la Nasa, dans ces dernières recherches présentées le 8 janvier dernier, aux rencontres de l'American Astronomical Society (AAS) à Kissimmee, en Floride. Dans l'hypothèse où elles sont absentes, « [...] vous avez un système planétaire très très différent », rapporte Space.com.

Les chercheurs ont testé dans leurs simulations de systèmes planétaires démarrant au moment où apparaissent des embryons de la taille de Mars, des scénarios avec et sans planètes géantes dans les régions externes. Dans le premier cas, les planétésimaux résiduels sont rapidement expulsés à cause de la quantité de mouvement angulaire que les grosses planètes gazeuses ajoutent, ou bien ils se retrouvent agrégés aux planètes existantes. Dans le second cas de figure, en l'absence de planètes massives donc, la plupart des blocs mettent du temps à se disperser et se disposent dans une vaste enveloppe comparable à notre nuage d'Oort, aux confins du Système solaire, mais toujours située à une distance beaucoup plus faible de l'étoile. Des planètes rocheuses émergent d'un tel système mais elles sont fréquemment menacées d’impacts.

« Lorsqu'il y a des planètes géantes, le dernier gros impact peut se produire entre 10 et 100 millions d'années après la naissance des planètes, ce qui est plutôt bien, explique le coauteur de cette étude. Mais si vous n'en avez pas, le dernier impact géant peut se produire des centaines de millions à des milliards d'années plus tard. » En d'autres termes, si ces événements catastrophiques sont trop fréquents, l'habitabilité de ces mondes est certainement mise à mal...

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