Selon des chercheurs de l’université de São Paolo (Brésil), la phase d’instabilité qui a permis aux planètes de se placer sur les orbites qu’elles occupent aujourd’hui s’est produite bien plus tôt qu’ils l’imaginaient jusqu’alors, dans les 100 millions d’années qui ont suivi le début de la formation de notre Système solaire. © Peter Jurik, Adobe Stock

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Le Système solaire se serait mis en place plus vite qu’on le pensait

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La structure de notre Système solaire peut s'expliquer par une période d'instabilité orbitale vécue par les planètes géantes. Et, alors qu'ils pensaient qu'elle s'était produite relativement tardivement, des chercheurs estiment aujourd'hui que cette instabilité s'est produite dans les cent millions d'années qui ont suivi la formation du Système solaire.

Notre Système solaire s'est formé à partir d'un immense nuage de poussières et de gaz. Parmi les astronomes, cette hypothèse fait depuis un moment déjà consensus. Et jusqu'à il y a peu, les chercheurs imaginaient qu'il avait fallu quelque 700 millions d'années pour que la configuration que nous connaissons aujourd'hui se mette en place. Mais des chercheurs de l'université de São Paolo (Brésil) avancent aujourd'hui que tout aurait pu se jouer bien plus vite.

Les astronomes expliquent que les quatre planètes géantes de notre Système solaire -- Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune -- ont d'abord émergé sur des orbites plus compactes. Au-delà de l'orbite actuelle de Neptune et d'Uranus, se trouvaient une grande quantité de planétésimaux. Et ce sont ces petits corps de roche et de glace qui ont commencé à perturber l'équilibre gravitationnel établi. Le début d'une période d'instabilité, de chaos au cours de laquelle les planètes géantes ont éjecté de la matière dans leurs environs. Pluton et les planétésimaux ont été poussés dans ce que les astronomes appellent aujourd'hui la ceinture de Kuiper, une région située entre 30 et 50 fois la distance entre notre Terre et le Soleil. En parallèle, toutes les planètes ont migré vers des orbites plus éloignées du Soleil.

Jusqu'à récemment, les astronomes imaginaient que cette période d’instabilité s'était produite tardivement. Notamment, parce que la datation des roches rapportées de la Lune par les missions Apollo l'avait laissé penser. Mais, désormais, la chronologie établie semble ne plus être aussi certaine.

Le modèle proposé par les chercheurs de l’université de São Paolo (Brésil) remonte à la période où les planètes Jupiter et Saturne étaient tout juste formées et où Neptune — ici à l’image — et Uranus voyaient à leur tour le jour. © alex_aldo, Adobe Stock

La clé se cacherait dans la distance entre Neptune et le disque des planétésimaux

Selon les chercheurs de l'université de São Paolo, la période d'instabilité n'a pu se produire tardivement que si la distance entre le disque de planétésimaux et l'orbite de Neptune était grande. Et donc l'influence gravitationnelle de ces roches était faible. Et pour en avoir le cœur net, ils ont choisi de modéliser ce disque de planétésimaux en remontant, pour la première fois, à une époque où Neptune et Uranus en étaient encore au stade de leur croissance.

Jupiter et Saturne étaient formées mais, à la place de Neptune et Uranus, on trouvait alors cinq à dix super-Terres. Des corps jusqu'à cinq fois plus massifs de notre planète. Et ceux-ci ont fini par entrer en collision pour donner naissance aux deux dernières planètes géantes. Une partie du disque de planétésimaux a également été utilisée pour construire Neptune et Uranus et une autre partie a été éjectée vers l'extérieur. Ce serait donc bien la croissance ces deux planètes géantes qui aurait défini la limite de ce disque.

Pour résumer, l'interaction gravitationnelle entre les planètes géantes et le disque de planétésimaux a produit des perturbations dans le disque de gaz qui se sont propagées sous forme d'ondes. Ces ondes ont été à l'origine de systèmes planétaires compacts et synchrones. Lorsque le gaz s'est épuisé, l'interaction entre les planètes et le disque de planétésimaux a perturbé la synchronicité et a déclenché la phase chaotique.

L’instabilité s’est produite au cours des cent premiers millions d’années

Compte tenu de tout cela, les chercheurs de l'université de Sao Paolo estiment que les conditions n'existaient tout simplement pas pour que la distance entre l'orbite de Neptune et la limite intérieure du disque de planétésimaux devienne suffisamment grande pour soutenir l'hypothèse d'une instabilité tardive. Selon eux, l'instabilité s'est produite au cours des cent premiers millions d'années et peut avoir eu lieu avant la formation de la Terre et de la Lune.

  • La structure de notre Système solaire est le résultat d’une instabilité gravitationnelle que les astronomes pensaient tardive.
  • Mais ils présentent aujourd’hui des preuves que ces événements ont pu se produire de manière bien plus précoce.
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