Vue d’artiste du disque protoplanétaire entourant le jeune Soleil lorsque les planètes étaient encore en formation. © NASA
La cartographie et la classification de plus de 100 000 astéroïdes en fonction de leur composition et de leur dimension confirment que les premiers temps du système solaire ont été extrêmement chaotiques.
Il va falloir réécrire les livres d’astronomie pour tenir compte des découvertes récentes sur la formation du système solaire. Il y a une dizaine d’années, on pensait que les planètes s’étaient formées par l’agrégation des grains de poussière interstellaire présents dans les restes de la nébuleuse qui venait de donner naissance au Soleil et que les astéroïdes étaient des résidus de cette phase initiale qui, pour différentes raisons, ne s’étaient pas agglutinés pour former une planète. On estime que la masse totale des astéroïdes du système solaire ne représente qu’un millième de la masse de la Terre, ce qui accrédite bien ce caractère résiduel. On pensait également qu’à la fin de cette phase initiale, les planètes et les petits corps du système solaire se situaient approximativement à la même distance du Soleil qu’aujourd’hui. Bien sûr, on comprenait que des collisions pouvaient avoir propulsé des astéroïdes ou des fragments de planètes loin de leur orbite initiale et que l’influence gravitationnelle des planètes géantes, notamment celle de Jupiter, avait engendré quelques remous, mais cela restait l’exception plutôt que la règle. On considérait globalement que la composition des petits corps du système solaire témoignait de la composition de la nébuleuse protoplanétaire et des conditions physiques qui régnaient à leur distance du Soleil ; d’une façon générale, les petits corps différenciés, ceux dont les éléments les plus denses avaient migré vers le cœur, se situaient plus près du Soleil que les agrégats bruts. Aujourd’hui, les indices s’accumulent qui racontent une histoire différente.
Un des premiers indices, a été l’analyse de la composition de Magnya, un astéroïde découvert en 1937 et orbitant entre 360 et 580 millions de kilomètres du Soleil, donc dans une région très froide du système solaire, qui s’est révélé constitué de roches basaltiques ne pouvant s’être formées que bien plus près du jeune Soleil. Depuis, les découvertes d’astéroïdes ne se trouvant pas « à la bonne place » se sont multipliées. En 2005, des chercheurs de l’Observatoire de la Côte d’Azur ont proposé un modèle, baptisé depuis « modèle de Nice », qui expliquait comment la migration des planètes géantes avait pu provoquer l’éjection ou la dispersion de nombreux petits corps du système solaire. En 2011, le modèle du « Grand Tack » venait préciser ce scénario pour les premiers millions d’années du système solaire, expliquant comment Jupiter pouvait avoir bouleversé la composition du disque d’accrétion dans lequel étaient encore en train de se former les planètes de type terrestre en s’approchant rapidement à près de 1,5 unité astronomique (ua) du Soleil ; l’unité astronomique est la distance moyenne entre la Terre et le Soleil, soit 150 millions de kilomètres environ. Enfin, au cours des vingt dernières années, la détection de centaines d’exoplanètes géantes chaudes circulant très près de leur étoile a poussé les théoriciens à développer des modèles de formation et d’évolution des systèmes planétaires bien plus dynamiques qui ont contribué à faire évoluer notre compréhension des premiers temps du nôtre.
Les observations rapportées dans un article publié le 30 janvier dans la revue Nature par Francesca DeMeo (Massachusetts Institute of Technology) et Benoît Carry (IMCCE/Observatoire de Paris/CNRS/université Pierre-et-Marie-Curie/université de Lille-I) donnent du poids au modèle de Nice et au modèle du Grand Tack tout en soulevant de nouvelles questions. Ces deux astronomes expliquent qu’ils ont établi une carte de la distribution de la composition de plus de 100 000 astéroïdes de la ceinture principale d’une taille supérieure à 5 kilomètres. Ils ont utilisé les images prises dans le cadre de la Sloan Digital Sky Survey (SDSS), une campagne d’observation systématique du ciel profond, réalisée avec le télescope de 2,5 mètres d’Apache Point (Nouveau-Mexique, Etats-Unis). Les images de la SDSS ont enregistré près de 100 millions d’objets célestes, des étoiles, des galaxies et, bien sûr, des astéroïdes du système solaire qui passaient dans le champ. Obtenues à plusieurs longueurs d’onde, ces images leur ont permis de cataloguer les astéroïdes en fonction de leur composition et de leur distance au Soleil. La carte du système solaire qui en découle plaide en faveur d’un passé bien plus tumultueux qu’on l’imaginait. Les astéroïdes les plus volumineux, plus de 50 kilomètres de diamètre, se trouvent globalement à la place à laquelle on s’attendait à les trouver, mais pour les autres, la répartition défie les modèles anciens et l’exception semble être devenue la règle !
Ce schéma illustre comment les migrations des planètes géantes au cours du premier milliard d’années du système solaire pourraient avoir provoqué le brassage et la dispersion des petits astéroïdes. © FRANCESCA DEMEO/BENOÎTCARRY/ »Nature »
Pour ces deux chercheurs, le mélange des astéroïdes au sein de la ceinture principale aurait bien été provoqué par les migrations des planètes géantes dont la distance au Soleil aurait changé de façon spectaculaire durant le premier million d’années d’existence du système solaire. Jupiter se serait ainsi approchée à seulement 1,5 unité astronomique du Soleil juste après sa formation, avant de migrer vers sa position actuelle, à près de 5,2 ua, soit un peu moins de 800 millions de kilomètres du Soleil. Ce faisant, elle aurait provoqué un brassage phénoménal des plus petits corps du système, avec des changements d’orbites majeurs, des éjections et des regroupements au sein de deux ceintures d’astéroïdes : l’une, dite principale, étalée entre les orbites actuelles de Mars et de Jupiter, l’autre, dite de Kuiper, s’étendant au-delà de l’orbite de Neptune. Tout n’est pas encore très clair et de nombreuses années d’observation et de modélisation seront nécessaires pour affiner notre connaissance des origines du système solaire, mais il paraît évident aujourd’hui que la ceinture principale d’astéroïdes est un véritable pot- pourri de la matière du jeune système solaire. « Décortiquer ce sac de nœuds est la clé pour comprendre l’évolution du système solaire dès son origine », indique Benoît Carry.
Sources
Solar System evolution from Compositional mapping of the asteroid belt, F. E. DeMeo & B. Carry, Nature, 30 janvier 2014
Communiqué de l’INSU (français)
Communiqué du MIT (anglais)
Guillaume Cannat (pour être informé de la parution de chaque nouvel article, suivez-moi sur Twitter, ou sur Facebook ou sur Google+)
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Source Article from http://autourduciel.blog.lemonde.fr/2014/02/05/le-passe-de-plus-en-plus-tumultueux-du-systeme-solaire/
Source : Gros plan – Google Actualités
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