Simulation de collisions planétaires. © Dr Jacob Kegerreis, Durham University
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Simulations 3D de collisions planétaires de jeunes planètes Terre en formation

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Les collisions planétaires massives qui marquent les dernières étapes de la formation d'un nouveau système stellaire ont un impact important sur l'atmosphère des jeunes planètes, ainsi que le démontre une nouvelle simulation par superordinateur.

Des chercheurs des universités de Durham et Glasgow ont récemment collaboré autour d'un projet destiné à révéler dans quelles proportions les collisions planétaires arrachent leur atmosphère aux jeunes planètes. Ils ont pour cela généré des simulations en 3D sur des planètes similaires à la Terre, à l'aide du superordinateur Cosma, situé au centre de recherche Dirac (Distributed Research using Advanced Computing), à Durham. Le centre est ainsi nommé en hommage au physicien Paul Dirac, considéré comme l'un des pères de la physique quantique.

Impacts et planètes nues

Leurs résultats, publiés dans la revue Astrophysical Journal, indiquent qu'un frôlement tel que celui qui aurait formé notre Lune serait bien moins coûteux pour l'atmosphère d'une planète qu'un impact plus direct. En fonction de l'angle et de la vitesse, entre autres variables, les impacts peuvent éroder jusqu'à l'intégralité de l'atmosphère, emportant même avec eux une partie du manteau planétaire. « Notre recherche montre comment différents impacts peuvent éjecter une toute petite partie comme la totalité d'une atmosphère à travers un éventail de mécanismes », commente Luis Teodoro, de l'université de Glasgow.

Cette découverte est importante car elle permet aux chercheurs de mieux comprendre le processus de formation de notre Système solaire alors que celui-ci était encore jeune. « Ce travail pose les bases pour prédire l'érosion atmosphérique provoquée par n'importe quel impact géant, ce qui permettrait d'alimenter les modèles de formation des planètes dans leur ensemble. Subséquemment, ceci nous aidera à comprendre l'histoire de la Terre en tant que planète habitable, ainsi que l'évolution des exoplanètes autour d'autres étoiles », explique Jacob Kegerreis, auteur principal de l'étude.

Animation 3D d'un impact direct et rapide, faisant figurer 100 millions de particules. © Jacob Kegerreis, Durham University

Et la Terre dans tout ça ?

La théorie la plus répandue actuellement concernant la formation de la Lune est que celle-ci serait issue de la collision entre notre jeune Terre et un objet de la taille de Mars. Nous ignorions jusqu'à présent quelle proportion de l'atmosphère terrestre avait été préservée suite à cette spectaculaire rencontre et, même, si une telle proportion serait retrouvée pour des incidents similaires. Grâce aux simulations des équipes de Durham et Glasgow, les chercheurs disposent enfin d'une réponse : la Terre aurait perdu entre 10 et 50 % de son atmosphère suite à la collision.

« Nous savons que les collisions planétaires peuvent avoir un impact significatif sur l'atmosphère d'une planète, mais c'est la première fois que nous parvenons à étudier la diversité de ces événements violents dans le détail, poursuit Kegerreis. En dépit de l'incroyable diversité des conséquences qui peuvent faire suite à différents angles d'impacts et différentes vitesses, nous avons trouvé une méthode simple pour prédire combien d'atmosphère serait perdue. »

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