Des systèmes solaires comme le nôtre?

Ken Tapping, le 24 septembre 2014

Dans le ciel cette semaine…

  • Le 22 septembre, le Soleil a croisé l’équateur céleste, ce qui marque l’équinoxe d’automne.
  • Vénus commence à disparaître dans les lueurs du levant. Jupiter se lève au petit matin.
  • Saturne et Mars apparaissent à proximité l’une de l’autre au ras de l’horizon au crépuscule.
  • La Lune sera nouvelle le 23 et entrera dans son premier quartier le 1er octobre.

Grâce aux télescopes plus puissants et aux autres instruments d’observation dont nous disposons aujourd’hui, nous savons que la majorité des étoiles possèdent des planètes. Au début, nous pouvions seulement détecter des planètes de grande taille, comme Jupiter, mais les planètes comparables à la Terre sont désormais à la portée de nos instruments. Dans notre conception de la genèse des étoiles, la naissance d’une étoile s’accompagne de la formation de son système planétaire. Dans la majorité des cas toutefois, les systèmes planétaires que nous découvrons sont très différents du système solaire.

Nous nous attendions à ce que les autres mondes ressemblent plus ou moins au nôtre : de petites planètes rocheuses orbitant près de l’étoile, puis des géantes gazeuses plus on s’en éloigne. Cette conception a été formulée par l’astronome et mathématicien français Pierre-Simon Laplace à la fin du XVIIIe siècle. Elle suppose que les étoiles et les planètes résultent de l’effondrement d’un nuage cosmique de gaz et de poussières. Le nuage forme un disque qui, en se contractant, donne naissance à une étoile au centre et à des planètes orbitant autour d’elle. Les rayonnements émis par la nouvelle étoile font s’évaporer les matériaux volatils qui se trouvent à la surface des planètes les plus proches, ne laissant que le roc à nu. À plus grande distance, les matériaux ne se subliment pas; les planètes sont donc plus grosses et essentiellement composées de gaz. Dans le système solaire, les planètes rocheuses sont Mercure, Vénus, la Terre et Mars, et les géantes gazeuses sont Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Ce modèle est logique et on le croyait universel...

Ce n’est toutefois pas le cas. Nous avons découvert de nombreuses planètes géantes orbitant très près de leur étoile. Elles sont parfois tellement proches qu’il leur faut à peine quelques jours pour effectuer une révolution complète. En comparaison, il faut 88 jours à Mercure, la planète la plus proche du Soleil, et 12 ans à Jupiter, la première géante gazeuse, pour effectuer une révolution complète. Selon toute probabilité, les planètes gazeuses proches de leur étoile sont vouées à voir leur matière volatile et leurs gaz se consumer rapidement – à l’échelle astronomique, s’entend. Il en ressort deux choses préoccupantes : d’une part, comment l’orbite de ces planètes peut s’être autant modifiée et d’autre part, ces changements ne doivent pas être très anciens, car sinon les planètes ne seraient plus que des boules de rocs nus.

Le système solaire s’est formé il y a environ 4,5 milliards d’années. Les roches les plus anciennes fournissent la preuve que la vie est apparue sur Terre il y a environ 3,5 milliards d’années. Nous pensons que la vie telle que nous la connaissons est née dans les océans et que ces derniers devaient être permanents pour permettre le maintien et à l’évolution de ces formes de vie. L’apparition de la vie serait survenue aussitôt que le refroidissement de la Terre aurait permis l’accumulation d’eau à sa surface. Comme tout changement, même ténu, dans la position de la Terre par rapport au Soleil aurait pu anéantir la vie à sa surface, on peut présumer que l’orbite terrestre n’a subi aucun changement majeur au cours des 3,5 milliards d’années qui viennent de s’écouler, soit la majeure partie de l’existence du système solaire. Selon certaines théories, des changements minimes dans l’orbite terrestre seraient la cause des ères glaciaires. Comme la stabilité ne semble pas être la norme dans les systèmes planétaires que l’on découvre aujourd’hui, les scientifiques redoublent d’efforts pour étudier le comportement de planètes orbitant autour d’une étoile donnée.

Les principes de physique à l’œuvre sont relativement simples : plusieurs objets exercent une attraction gravitationnelle les uns sur les autres. La difficulté tient au fait que les calculs pour comprendre ce qui se passe, pourtant peu compliqués, doivent être répétés des millions, voire des milliards de fois. Heureusement, c’est là une spécialité des ordinateurs. Les résultats sont assez préoccupants : ils révèlent que les interactions des planètes entraînent des changements majeurs au niveau de leurs orbites. Comme ces calculs confirment ce que nous observons dans d’autres mondes, les scientifiques ont entrepris un travail colossal de modélisation du système solaire pour comprendre les forces qui ont pu s’exercer pour que la Terre poursuive paisiblement son petit bonhomme de chemin pendant au moins 3,5 milliards d’années.

Ken Tapping est astronome à l'Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches du Canada, à Penticton (C.-B.) V2A 6J9.

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