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Formation du Système Solaire

 Au Début du Système Solaire

SCIENCES ET AVENIR N°816 > Février > 2015

 Le Système Solaire Livre ses Derniers Secrets

À peine formées, les planètes géantes gravitant autour du jeune Soleil ont accompli une gigantesque migration. En révélant ce phénomène insoupçonné, un nouveau modèle résout d'un seul coup quasiment toutes les grandes énigmes du système solaire. Démonstration en 4 étapes.

Est-ce le parfum de la lavande ou le chant des cigales qui les ont inspirés ? Depuis son Observatoire de Nice, Alessandro Morbidelli vient de nous raconter une histoire de la formation du système solaire radicalement nouvelle. Une histoire extrêmement mouvementée, où la planète géante Jupiter, tel un bulldozer cosmique, sème le chaos partout sur son passage. Une histoire, surtout, qui, pour la première fois, est susceptible d'expliquer cinq des six grandes énigmes de la planétologie à la fois !

Pourquoi voit-on tant de cratères sur la Lune ? Pourquoi Mars est-elle si petite par rapport à la Terre ? Comment les orbites des planètes sont-elles devenues légèrement elliptiques ? Par quelle magie deux types de roches se mélangent-ils dans la ceinture d'astéroïdes ? D'où viennent ceux qui gravitent aux côtés de Jupiter ? Comment le noyau de cette géante gazeuse a-t-il pu se former si vite ? Voilà trente ans, lorsque les premiers modèles informatiques ont commencé à retracer la formation du système solaire, les planétologues se sont heurtés à ces six grandes énigmes. Voulant reproduire le monde observé aujourd'hui grâce aux seules lois de la gravitation et de la mécanique des fluides appliquées aux conditions qui régnaient lors de la naissance du système solaire, ils ont simulé des agrégations de roches dans un nuage de gaz et de poussière entourant un Soleil naissant, ont calculé des orbites de planètes, étudié la dissipation des gaz, la formation de cœurs planétaires... en vain.
Mais les énigmes sont de précieux guides pour affiner les modèles des chercheurs : il y a six ans l'équipe d'Alessandro Morbidelli avait expliqué que certains événements de la partie finale de cette grande genèse planétaire permettaient de résoudre trois des six énigmes : grâce à leur simulation baptisée "modèle de Nice" (devenu une référence), nous avions compris la façon dont, 700 millions d'années après la naissance du Soleil, il y a plus de 4,5 milliards d'années, les mouvements conjugués des planètes géantes ont pu consteller la Lune de cratères, rendre les orbites des planètes elliptiques et installer un cortège d'astéroïdes autour de Jupiter.

Énigmes Résolues
LES CRATÈRES DE LA LUNE
LES ORBITES ELLIPTIQUES
LES TROYENS DE JUPITER
Pourquoi la surface lunaire est-elle criblée de ton de cratère ?
L'énigme apparaît avec les échantillons de roches lunaires rapportées en 1969 par Armstrong. Leurs analyses - confirmées par d'autres réalisées à la suite des missions Apollo - révèlent que les cratères lunaires ont été créés bien après la formation des planètes. C'est-à-dire 700 millions d'années après la naissance du système solaire, à la suite d'une intense pluie d'astéroïdes, qui a duré 50 millions d'années, à raison d'un corps de 1 km de diamètre tous les 20 ans en moyenne. Comment expliquer une pluie d'astéroïdes si tardive ? Là encore, les grandes migrations du modèle de Nice donnent la réponse : une ou plusieurs planètes géantes auraient migré et percuté des petits corps célestes situés aux frontières du système solaire. Ces corps auraient ensuite été propulsés dans le système solaire interne où se trouve la lune. D'où ses multiples caractères. M.F.
Pourquoi les trajectoires des planètes géantes sont-elles légèrement elliptiques ?
Certes, on sait que les planètes tournent suivant une ellipse. Mais, même si je leur naissance reste mystérieuse, "les lois de la mécanique céleste laissent penser que les planètes géantes se seraient formées sur des orbites circulaires", explique Patrick Michel. Le modèle de Nice dénoue l'énigme : 600 millions d'années après la naissance du soleil, un disque externe de planétésimaux a, par sa masse, perturber les trajectoires de Jupiter et Saturne, qui ont perturbé celles de Neptune et Uranus. Et, en 100.000 ans, les orbites sont devenues elliptiques. L.B.
D'où viennent les troyens, ce groupe d'astéroïdes qui accompagnent Jupiter en déposition singulièrement stable ?
"Ces astéroïdes font l'objet d'études depuis le siècle dernier, l'objectif étant de comprendre leur origine et leur évolution", explique Patrick Michel. Mais l'énigme assemblée s'obscurcir en 2005 avec le "modèle de Nice", qui explique les bouleversements survenus entre 600 et 700 millions d'années après la naissance du soleil. Si les grands chambardements qu'il décrit permettaient de résoudre brillamment de ministère à la fois, ils rendraient encore plus improbables la présence de tels astéroïdes, qui auraient été éjectés après l'entrée en résonance de Saturne et Jupiter. "Nous avons tourné autour du pot pendant plusieurs mois", racontait alors Alessandro Morbidelli. Jusqu'à la solution : dans une région alors fortement instable, l'éjection de certains astéroïdes troyens hors de leur position stratégique se serait en fait combinée avec l'attraction d'autres astéroïdes qui ont pris leur place. "Un peu comme si on laissait s'écouler l'eau d'une baignoire, mais avec le robinet ouvert : il resterait toujours un fond d'eau", nous expliquait-il. Il n'en reste pas moins que, selon Patrick Michel, "les troyens posent toujours question. Une mission spatiale permettrait de savoir s'ils ont la même composition que les corps de la ceinture de Kuiper (au-delà de l'orbite de Neptune), ce qui confirmerait notre modèle". L.B.

Et aujourd'hui, les planétologues azuréens réitèrent l'exploit ! Nommé Grand Tack (la "Grande Virée de bord"), leur nouveau modèle tout frais sorti des calculateurs se penche sur une période cruciale de l'histoire de notre système, qui commence 3,5 millions d'années après la naissance du Soleil, une fois les géantes gazeuses formées. Publié en collaboration avec les astronomes Kevin Walsh, Sean Raymond, David O'Brien et Avi Mandell, ce modèle part de l'hypothèse que Jupiter et Saturne ne sont pas nées à l'endroit où elles se trouvent aujourd'hui. Et la simulation révèle alors un ballet cosmique brutal, qui se déploie sur 1,5 million d'années, et qui explique avec une parfaite élégance deux des trois énigmes restantes : la taille anormalement réduite de Mars et la composition bizarrement hétérogène de la ceinture d'astéroïdes. Si leur scénario s'impose, ils pourront donc se targuer d'avoir raconté presque l'intégralité de l'histoire du système solaire - seul le tout début, la dernière énigme, la formation des géantes gazeuses comme Jupiter, restera à dévoiler.
C'est en se concentrant sur la taille de Mars que le planétologue italien a réalisé cette nouvelle prouesse. Après les succès de son modèle de Nice de 2005, Alessandro Morbidelli s'échinait à améliorer les modèles afin qu'ils donnent naissance à une planète rouge à la bonne taille. "Nos simulations donnaient de bons résultats pour l'orbite de Mars et pour sa composition chimique, mais nous ne trouvions aucune solution pour sa taille, se souvient le chercheur. Nous formions toujours une planète rouge de l'ordre d'une demi-masse terrestre alors qu'en réalité, Mars fait 10 % de la masse de la Terre !" C'est au cours de ces recherches, en 2009, qu'il tombe sur une publication, un travail isolé, passé inaperçu, signé d'un certain Brad Hansen, astrophysicien à l'université de Californie. "Il avait eu l'idée de simuler la formation des planètes à partir, non pas d'un disque de poussières et de gaz comme on a l'habitude de le faire, mais d'un étroit anneau de matière. Et bizarrement, en partant de cette hypothèse, il retrouvait pile la bonne taille pour Mars !" Brad Hansen s'était en fait inspiré d'une étoile à neutrons nommée PSR 1257+12, autour de laquelle s'est formé un anneau de matière et non un disque, et qui semble avoir donné naissance à trois planètes. Le chercheur décida alors de parer le Soleil d'un anneau de ce type et de faire tourner les modèles de formation des planètes. "A ma grande surprise, je me suis aperçu qu'il marchait mieux que les modèles habituels", s'exclame-t-il.

LES ORBITES EN RÉSONANCE...

Un résultat somme toute logique : si la planète Mars en formation se retrouve coincée au bord externe de l'anneau, une zone pauvre en matière, elle manquera d'astéroïdes à se mettre sous la dent et restera rachitique tandis que les autres telluriques, Mercure, Vénus et la Terre, continueront d'engloutir goulûment toutes les roches qui passeront à leur portée et à grossir durant des dizaines de millions d'années.
Bien sûr, cette simulation s'appuyait sur des conditions initiales ad hoc : rien n'indiquait qu'un anneau s'était formé autour du Soleil... mais pour Alessandro Morbidelli, "cela fait tilt !" Car le chercheur fait le lien avec la migration des planètes géantes, sur laquelle il travaille : et si l'anneau d'Hansen avait été modelé par un mouvement de Jupiter vers son étoile ? "L'idée des migrations de planètes est apparue dans des simulations dès la fin des années 1980, précise-t-il même. Au départ, personne n'y croyait mais l'observation d'autres systèmes planétaires nous a ouvert les yeux : nombre d'exoplanètes ont dû migrer, simplement parce nous avons pu constater qu'elles n'ont pu se former à l'endroit où elles sont actuellement." Les planétologues se demandent donc si, en bougeant, les effets gravitationnels de la géante n'auraient pas pu rabattre la matière près du Soleil et créer l'anneau - les planètes telluriques comme la Terre ont une masse beaucoup trop petite pour avoir été des acteurs de cette évolution du système solaire.
Partant de cette idée, ils programment un nouveau modèle. Alors qu'auparavant, ils considéraient Saturne et Jupiter comme des conditions initiales fixes - "On les posait là où elles sont maintenant", résume Alessandro Morbidelli -, il leur faut désormais simuler leur formation et considérer leur position comme une variable... Rapidement un nouveau scénario se dessine dans le calculateur. Et les pièces du puzzle s'emboîtent admirablement. Oui, suivant l'endroit initial où elles se forment, les géantes peuvent migrer et, oui, elles peuvent alors comprimer la matière près du Soleil, formant le fameux anneau décrit par Brad Hansen. Les résultats de la simulation numérique sont formels : dans de nombreux cas initiaux, Jupiter, qui grossit plus vite que Saturne, se met à interagir par gravitation avec le disque de gaz et de poussière qui l'entoure... et commence à migrer vers le Soleil. Saturne entre ensuite dans le ballet : elle prend la direction du centre du système solaire. Alors se passe un étrange phénomène : les orbites des deux géantes se synchronisent et entrent en résonance. "Ce phénomène physique est la clé de voûte de notre modèle : de la même manière que le pas d'une année peut faire rompre un pont s'il se cale sur sa fréquence d'oscillation libre, quand Jupiter fait trois tours autour du Soleil et Saturne deux, l'interaction entre les deux planètes est décuplée. Leur orbite s'en trouve alors brutalement déséquilibrée et elles font toutes deux demi-tour", détaille Alessandro Morbidelli.
Physiquement, le scénario tient la route (voir infographies). Reste à voir s'il donne au système solaire le visage qu'on lui connaît. Les chercheurs ont bon espoir de retrouver une planète Mars à la bonne taille : Brad Hansen avait déjà montré que la présence de l'anneau suffisait à expliquer pourquoi la petite planète avait avorté. Leur crainte concerne une autre grande énigme planétologique : cette fameuse ceinture d'astéroïdes gravitant entre Mars et Jupiter. "Nous étions pessimistes : nous pensions que les deux géantes allaient éjecter tous les corps sur leur passage et que nous allions obtenir au final un système solaire sans ceinture d'astéroïdes", relate Alessandro Morbidelli.

LA COMMUNAUTÉ SALUE L'EXPLOIT

Mais à l'heure des résultats, le modèle dépasse tous les espoirs de ses créateurs : non seulement il donne bel et bien naissance à une ceinture d'astéroïdes, mais surtout, il en reproduit mieux les caractéristiques qu'aucun autre modèle avant lui. Cet amas rocheux était pourtant fort mystérieux : comment expliquer la présence d'une ceinture aussi légère - 1/1000 de la masse terrestre - et composée de deux types d'astéroïdes aussi différents - certains très secs, certains remplis de glace ?
Le scénario du Grand Tack répond très élégamment : le majestueux mouvement de balancier effectué par Jupiter à travers différents réservoirs d'astéroïdes forme une salade niçoise exactement là où se trouve la ceinture d'astéroïdes actuelle (voir infographie ci-contre). Et voilà le casse-tête résolu ! "Tout s'explique, se délecte Alessandro Morbidelli. L'arrêt de la croissance de Mars et donc sa petite taille, la masse manquante dans la ceinture d'astéroïdes et sa composition hétéroclite". La communauté salue l'exploit : "Enfin ! Cela faisait longtemps que nous étions bloqués au sujet de la ceinture d'astéroïdes", réagit, enthousiaste, David Minton, planétologue à l'université d'Arizona.

Énigmes Résolues
LA CEINTURE D'ASTÉROÏDES
LA TAILLE DE MARS
Pourquoi la ceinture d'astéroïdes situés entre Mars et Jupiter est-elle composée de deux types de corps si distinct ? La composition des astéroïdes (ici, une chondrite) a longtemps laissé perplexes les astronomes.

S'y mélangent, pêle-mêle, des blocs de matière très secs, les silicates, et d'autres, carbonés, riches en glaces d'eau et autres éléments volatils. Or, ces deux types d'astéroïdes n'ont pu mettre au même endroit. "La formation des silicates nécessite une haute température et donc le voisinage de l'étoile tandis que les éléments volatils, eux, ne peuvent s'être formés que loin du soleil, là où les températures sont basses", précise Patrick Michel de l'observatoire de Nice. Pour expliquer une telle cohabitation, les spécialistes tenaient bien une hypothèse : les deux espèces se seraient formées à des périodes différentes et seraient le reflet de la variation du soleil... Sauf que les minéralogistes l'ont définitivement invalidée il y a un an, en analysant la composition des météorites provenant des deux types d'astéroïdes : toutes les roches de la ceinture se sont formées en même temps, 2 millions d'années après la naissance du soleil, "à 100.000 ans près, précise Marc Chaussidon, du centre de recherches pétrographiques et géochimiques de Nancy, qui a dirigé l'étude. Cela indique que la ceinture d'astéroïdes est bien constituée d'un mélange de corps formés à deux endroits distincts du système solaire. Restait à inventer le processus capable de se mélange"... Grâce au scénario du Grand Tack, c'est désormais chose faite ! Et c'est, là encore, l'aller-retour de Jupiter et de Saturne vers le soleil, il y a 3,5 millions d'années, qui est la clé. Chemin faisant, les deux géantes ont brassé le système, expulsant de nombreux corps, en attirant des milliers d'autres. Elles ont finalement laissé derrière elle, une ceinture à la composition hétéroclite : un mélange d'astéroïdes secs, formés près du soleil et d'autres glacés, nés en périphérie. Et voilà le casse-tête résolu ! L.B.
Pourquoi la planète rouge et elle 10 fois plus petite que notre planète bleue ?

Le tout nouveau scénario du " Grand Tack" apporte la réponse, simple et élégante : parce que mars, dès sa prime jeunesse, a été privé de nourriture ! Tout s'est joué 3,5 millions d'années après la naissance du système lors de la "Grande Virée de bord", lorsque Jupiter et Saturne ont migré vers le soleil avant de repartir en sens inverse, environ 1 million d'années plus tard. Ce mouvement de balancier a tronqué le disque interne, où naissent les planètes telluriques. Mars s'est finalement retrouvé en bordure de ce disque, là où il y a un mois à grignoter : elle a stoppé sa croissance, alors que la terre, elle, a continué de grossir pendant des dizaines de millions d'années. M.F.

L'EXPLICATION DE L'EAU SUR TERRE ?

"C'est une avancée très importante !", renchérit Marc Chaussidon, cosmochimiste au Centre de recherches pétrographiques et géochimiques de Nancy. Pour couronner le tout, le modèle se voit confirmé à peine paru, par un résultat de recherche sur la planète rouge. En étudiant la composition de météorites, Nicolas Dauphas, géophysicien à l'université de Chicago, vient en effet de dater la naissance de Mars : comme prédit par le Grand Tack, la petite planète aurait stoppé sa croissance très tôt. "Nous estimions qu'elle s'était formée 15 millions d'années après la naissance du Soleil, détaille le chercheur. Les mesures que nous venons de réaliser montrent au contraire que Mars s'est formée très rapidement, entre 3 et 4 millions d'années après. Ensuite, elle a cessé d'agréger de la matière." Pour l'équipe d'Alessandro Morbidelli, la mesure tombe à pic : "J'ai découvert cette publication il y a quelques semaines seulement, juste avant qu'elle ne paraisse... C'est une superbe surprise ! Elle donne une calibration absolue, un temps zéro pour notre modèle et confirme que Mars est un avorton !" Tout concorde : le Grand Tack, combiné au modèle de Nice, reproduit l'évolution du système solaire depuis la formation de Jupiter 3,5 millions d'années après la naissance du Soleil jusqu'à aujourd'hui. "Il décrit tout ! La formation des planètes telluriques, la naissance de la ceinture d'astéroïdes, la migration d'Uranus et Neptune à leur position actuelle, le bombardement tardif qui a donné naissance aux cratères lunaires, la capture des astéroïdes troyens sur l'orbite de Jupiter..., énumère Patrick Michel planétologue à l'Observatoire de Nice. Je défie quiconque d'élaborer un modèle qui reproduit aussi bien l'ensemble du système solaire actuel."
Et la Grande Virée de bord expliquerait même la présence d'océans d'eau liquide sur Terre ! Car lors de son aller-retour, Jupiter pourrait avoir propulsé assez d'astéroïdes chargés en éléments volatils vers le Soleil pour justifier la présence de toute l'eau terrestre. Pour dresser un tableau complet et cohérent de la formation de notre système solaire, restera donc juste à connaître le début de l'histoire, la réponse à la dernière des six grandes énigmes : comment les planètes gazeuses ont-elles pu se former si vite (voir article suivant) ? Le scénario dantesque qui a transformé un nuage de gaz et de poussière en un grandiose cortège de planètes n'aura alors plus de secret pour nous.

M.F. - SCIENCE & VIE > Septembre > 2011

 Reste à élucider la Dernière énigme

Malgré la précision et l'élégance du nouveau modèle, une dernière énigme résiste. Et de taille : la formation des planètes géantes ! Même si les astronomes peuvent observer la naissance de planètes géantes (ici, le disque de Fomalhaut, vu par Hubble), ils ignorent encore pourquoi elles se forment si rapidement.

Elles sont quatre, représentent plus de 99 % de la masse des astres qui tournent autour du Soleil et posent un gros problème aux astronomes : personne ne sait comment elles se sont formées ! C'est le dernier mystère de la genèse du système solaire, un mystère d'autant plus dérangeant que de sa résolution dépend l'ensemble du scénario, écrit par l'équipe d'Alessandro Morbidelli. En effet, le "dernier mystère" est aussi, ironiquement, le premier : c'est au moment même de la formation du système solaire que survient cet événement fondateur, structurant et... incompris : la naissance des planètes géantes. A savoir de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.

UN CASSE-TÊTE THÉORIQUE

Pour comprendre le désarroi des planétologues, reprenons le scénario : voici environ 4,6 milliards d'années, un nuage de gaz interstellaire s'est effondré sur lui-même sous l'action de la gravitation et s'est condensé en un immense globe gazeux, de plus en plus dense et chaud, autour duquel s'est mis en orbite un disque riche en gaz et en poussières. En une cinquantaine de millions d'années, notre astre s'était formé et le disque a commencé à évoluer. Le gaz, soufflé par le jeune Soleil, a migré vers l'extérieur du disque, tandis que les poussières se sont peu à peu agglomérées, jusqu'à former les germes des futures planètes : les planétésimaux. Or, au bout de 3,5 millions d'années, dans la région externe du disque, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune étaient déjà devenues les géantes que l'on connaît aujourd'hui, avec leur cœur de roches et leur enveloppe de gaz, alors que, dans la région interne, les autres planètes, Mercure, Vénus et la Terre prendront dix fois plus de temps pour atteindre leur taille actuelle (Mars, dont le développement s'est arrêté très tôt, étant un cas particulier). C'est cela, que les astronomes ne comprennent pas... Comment expliquer la formation ultrapide des géantes, quand le même processus physique a exigé dix fois plus de temps pour les petites planètes ? Un véritable casse-tête théorique : dans un disque protoplanétaire qui se vide progressivement de sa matière, du fait du violent souffle expulsé par le jeune Soleil, les modèles évaluent en effet à environ 80 millions d'années le temps de formation nécessaire aux géantes, et non 3,5 !
Selon Alessandro Morbidelli, considéré par ses pairs comme le meilleur spécialiste de la question, "nous savons qu'à cette époque, dans la région interne du système solaire, les plus gros planétésimaux avaient une masse comparable à celle de Mars. Or, les noyaux rocheux des planètes géantes étaient déjà cent fois plus massifs ! C'est ce facteur 100 notre grand problème !" Il reconnaît que la résolution de ce mystère est cruciale : "Le modèle de formation des planètes géantes qui émergera un jour devra évidemment être compatible avec le couple de modèles Grand Tack et de Nice, sinon il faudra tout reprendre à zéro, tout refaire..." Oui, mais par où commencer ? Grâce à des télescopes comme Alma, Hubble et le VLT, les planétologues commencent à pouvoir observer dans notre galaxie d'autres systèmes planétaires en formation - nous en connaissons aujourd'hui 431 ! Mais ces observations ne permettent toujours pas de comprendre la naissance des planètes géantes. Et la seule solution est de s'en remettre aux modèles et aux simulations.
Se pourrait-il, par exemple, que les disques soient très inhomogènes, avec des zones beaucoup plus riches en matière, ce qui pourrait expliquer la croissance très rapide des géantes ? "Non, nous avons fait des simulations dans ce sens, explique le chercheur. Même avec beaucoup de matière, on ne forme pas facilement des planètes géantes. On forme plus de planètes, mais pas des géantes, et pas aussi vite". Un seul processus semble en fait capable d'expliquer leur formation : la migration des planètes au sein de leur système.

AU PROCHAIN RENDEZ-VOUS...

Un phénomène qui, parmi les autres systèmes planétaires observés, semble la règle plutôt que l'exception et qui a dopé l'imagination des chercheurs. "Nous soupçonnons que dans le système solaire externe, au moment de la formation des planétésimaux, ces objets ont été forcés de migrer vers la même orbite, située, peut-être, à 1 milliard de kilomètres du Soleil..., confie Alessandro Morbidelli. Cette concentration de protoplanètes aurait pu donner naissance aux gros noyaux des planètes géantes dans un temps très court. Dans le système solaire interne, en revanche, faute de ce processus de 'migration convergente', les protoplanètes auraient donné naissance à la Terre et à Vénus dans un temps dix fois plus long. Pour l'instant, cette esquisse théorique n'est qu'une spéculation, mais je vois sortir plein de petites publications sur ce sujet, des briques s'empilent progressivement dans le désordre... Elles vont finir par former un scénario cohérent et hop, le mur va se redresser d'un coup !"
Le planétologue qui est déjà venu à bout des cinq premières énigmes semble étonnamment confiant. Il nous donne rendez-vous dans quelques années. D'ici là, sans doute le parfum de la lavande et le chant des cigales l'auront inspiré...

S.B. - SCIENCE & VIE > Septembre > 2011

 Formation du Système Solaire

La description qui suit est un modèle globalement admis, même si ses détails font encore l'objet de maintes discussions.

Au départ, il y a environ 10 milliards d'années, ce qui deviendra un jour le système solaire n'est qu'une fraction minuscule d'un gigantesque nuage d'hydrogène et d'hélium qui poursuit son ballet autour du centre galactique. Au fur et à mesure que le temps passe, ce nuage se contracte doucement et s'enrichit en éléments plus lourds lors de l'explosion d'étoiles massives proches, ce qui explique que l'abondance actuelle d'éléments lourds est de l'ordre de 2 pour cent. Finalement, il y a 4,6 milliards d'années, sous l'effet de sa propre gravité, ce nuage s'effondre sur lui-même et se fragmente en une série de nuages de dimension plus réduite dont l'un deviendra le système solaire.

Les différentes étapes de la formation du système solaire :
1) contraction d'un nuage d'hydrogène et d'hélium, 2) aplatissement du système, 3) formation de planétésimaux, 4) mise en route des réactions nucléaires au centre, 5) apparition du système sous sa forme actuelle.

Le protosystème maintenant bien défini continue à se contracter de plus en plus. Dans le disque protoplanétaire, les atomes s'agglomèrent au fur et à mesure de leurs rencontres pour devenir des poussières. Celles-ci se regroupent elle-mêmes pour former des petits corps appelés planétésimaux. Cette étape dure quelques millions d'années. Du fait de la turbulence dans le disque apparaissent des fluctuations de densité qui évoluent et aboutissent à des corps de grande dimension, dans un processus appelé l'accrétion. Ces corps continuent à capturer les planétésimaux qu'ils trouvent sur leur chemin et atteignent finalement le stade de planète. La principale phase d'accrétion se termine il y environ 4,4 milliards d'années, même si d'intenses bombardements se poursuivent encore pendant un milliard d'années. L'aspect final des planètes dépend de la distance au soleil. Près de celui-ci, les éléments légers reçoivent beaucoup d'énergie et sont trop chauds pour se condenser. Le matériau qui constitue ces planètes est donc riche en éléments lourds, tels le fer ou le silicium, ce qui explique leur forte densité. Loin du Soleil, l'accrétion de planétésimaux est à l'origine d'un noyau dense qui constitue le point de départ pour une croissance ultérieure. Autour de ce noyau s'accumule une enveloppe de gaz et l'on aboutit à une planète très volumineuse et massive, mais essentiellement constituée d'hydrogène et donc peu dense.

LE SYSTÈME SOLAIRE DANS LA GALAXIE

Notre système solaire fait partie de notre galaxie, une galaxie spirale d'un diamètre d'environ 9,4 x 1020 m ou 100.000 al, contenant approximativement 200 à 400 milliards d'étoiles, dont notre soleil est assez représentatif.
Le système solaire orbite à environ 25.000 années lumière du centre galactique entre deux branches spirales de la galaxie. Sa vitesse est d'environ 220 kilomètres par seconde (800.000 km/h). Il effectue ainsi une révolution complète en 230 millions d'années. L'orbite du système solaire paraît assez singulière : elle est à la fois extrêmement circulaire et presque à la distance exacte à laquelle les vitesses orbitales sont égales à la vitesse des ondes de compression à l'origine des branches des spirales. Le système solaire semble avoir été présent entre deux bras depuis que la vie existe sur Terre. En effet, les radiations émises dans les bras spiraux, notamment par l'explosion de supernovae, peuvent en théorie stériliser la surface d'une planète. En étant en dehors des bras spiraux, la Terre est ainsi capable d'héberger des formes de vie évoluées à sa surface.

Le Système Solaire est contenu dans l'héliopause, qui elle même se trouve à l'intérieur de l'onde de choc qui la précède. Il ne faut pas oublier que tout est en "mouvement perpétuel". Et tout mouvement de matière produit une onde qui est un transport d'énergie sans transport de matière.

Notre système solaire est constitué du Soleil, de 8 planètes (anciennement 9), de 3 planètes naines, ainsi que de petits corps du système solaire (les astéroïdes et les comètes) ainsi que les satellites (lunes...).

Voir les Caractéristiques du Système Solaire

SCIENCE & VIE > Décembre > 2005
 

   
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