• Mécanique
    • S'orienter
    • Séparation angulaire
    • Les phases de la Lune
    • Les éclipses
    • Les lois de Képler
    • Glossaire
  • Système solaire
    • Présentation
    • Soleil
    • Mercure
    • Venus
    • La Terre
    • La Lune
    • Mars
    • Ceinture d'astéroïdes
    • Jupiter
    • Saturne
    • Uranus
    • Neptune
    • Ceinture de Kuiper
    • Nuage d'Oort
  • Ciel profond
    • Galaxies
    • Nébuleuses
    • Catalogue de Messier
  • Etoiles
    • Formation
    • Evolution
    • Spectroscopie
    • Constellations
    • Etoiles remarquables
  • Matériel
    • Choisir son télescope
    • Télescope & optique
    • Montures
    • Ressources
  • Voir ce mois
    • A voir actuellement
    • Carte du ciel du jour
    • Ephémérides
    • Constellations
    • Ciel profond
    • Actualités astro
    • Livres du mois
  • Cosmologie
    • Historique
    • Grands astronomes
    • Questions actuelles

La formation du Système solaire



Accueil du site - Système solaire

Si le Système solaire semble aujourd'hui une horloge bien rodée, cela n'a pas toujours été le cas. À ses débuts, les mouvements des planètes en formation étaient très instables, les orbites différentes. Seules plusieurs migrations impressionnantes ont permis d'acquérir petit à petit une stabilité propice à l'établissement de la vie sur Terre.

La composition du disque de gaz change

---

Le Soleil né de l'effonfrement gravitationnel du nuage moléculaire. La nébuleuse solaire, un disque composé de gaz et de poussière, tourne tout autour de lui. C'est au sein de ce "disque protoplanétaire" que les planètes vont par la suite trouver les ingrédients pour se constituer. La vitesse du gaz en rotation augmentant à mesure que l'on s'approche du Soleil, des écarts de température, dus à des différences de friction, apparaissent dans le disque et et affectement directement sa composition.

Dans un rayon de 4 unités astronomiques (UA) autour du Soleil, les températures sont élevées. Seuls les éléments rocheux contenant des silicates, du carbone ou du fer sont apte à se former dans ces conditions. C'est seumenet vers l'extérieur froid du disque que des éléments comme des glaces d'eau, de méthane ou d'ammoniaque peuvent se condenser.

Les planètes commencent à se former

---

À cause du frotement avec le gaz, la matière condensée se concentre dans le plan médian du disque, ce qui favorise la rencontre des grains de matière formés. Un phénomène de turbulence dans le disque fait ensuite apparaître des fluctuations de densité de matière, qui vont évoluer pour aboutir à toute une flopée d'objets de quelques kilomètres de diamètre : les planétésimaux.

Ces petits corps s'assembleront par un phénomène d'accrétion, au fil des collisions, pour constituer les planètes. Du fait des différences dans la chimie initiale, du disque protoplanétaire, la composition des objets céés dépend de leur lieu de formation.

Ainsi, à moins de 4 UA, les seuls corps à apparaître sont majoritairement rocheux du fait de l'abondance des éléments lourds. Ces composés chimiques étant malgré tout plus rares que les éléments légers, les planètes telluriques ne connaîtront pas une croissance très importante.

Au delà de 4 UA, en revanche, la quantité de matière dispobible est beaucoup plus grande. Les planètes qui s'y forement deviennet gigantesques. De plus, les planètes gazeuses se formenet plus vite (environ 10 millions d'années) que les planètes telluriques qui se formentre entre 50 à 100 millions d'années

Jupiter migre vers le Soleil

---

Jupiter est la planète qui grossit le plus vite du fait de l'importante quantité de matière disponible dans sa région de l'espace.Après quelques millions d'années, elle atteint une masse fatidique d'une dizaine de fois la masse actuelle de la Terre, cela l'entraîne dans une spirale vers le Soleil.

Cette migration est rendue possible uniquement parce qu'à cette époque, il y a une réserve assez importante de gaz dans le disque protoplanétaire. Jupiter plonge donc rapidement vers l'intérieur du Système solaire et va traverser la Ceinture d'astéroïdes. Au passage, elle perturbe fortement les alentours : elle éjecte une grande partie de la matière des astéroïdes vers l'extérieur du Système solaire et disperse la matière autour de Mars.

En conséquence, la formation de la planète rouge s'arrêtera après seulement quelques millions d'années d'accétion. Ce sénario explique la faible masse de mars : le dixième de la masse terrestre actuelle.

Saturne dans les pas de Jupiter

---

La deuxième plus grosse planète se réveille. Saturne atteint à son tour une masse supérieure à 10 masses terrestres, et se met également en route vers le centre du Système solire. Elle rattrape vite sa grande soeur jusqu'à ce que les deux géantes entrent dans une configuration particulière appellée résonance 3:2 - Jupiter fait trois tours du Soleil quand Saturne en fait deux.

Cela a pour effet de les stopper net dans leur course. Jupiter se stabilise entre 1,5 et 2 UA tandis que Saturne ne dépasse pas 2 à 2,5 UA. Cet arrêt des planètes est décisif pour l'histoire du Système solaire. Si Jupiter avait contibué sa course, elle se serait probablement arrêtée aux alentours de 1 UA, ce qui aurait empêché la formation des autres planètes telluriques comme la Terre. C'est d'ailleurs ce qu'observent les astronomes dans d'autres systèmes que le nôtre : de nombreuses étoiles similaires au Soleil possèdent une géante qui gravite à 1 UA d'elles.

Les deux géantes font marche arrière

---

La résonance particulière des deux planètes produit un effet plus étonnant encore : elle tire Jupiter et Saturne vers leurs orbite d'origine. Jupiter traverse une seconde fois la Ceinture d'astéroïdes et la perturbe de nouveau.

Cet aller-retour des deux géantes a lieu en à peine 1 million d'années et fait perdre à la Ceinture d'astéroïdes près de 99,9% de sa masse. Les corps perdus ont notamment pu être injectés en partie vers la Terre et Vénus. Celles-ci auraient donc été alimentées en roches supplémentaires ce qui explique leur grande taille pour des planètes telluriques.

L'eau sur les deux planètes a également pu être apportée au cours de ce bombardement par des corps glacés.

Enfin, la migration de Jupiter a eu pour effet d'injecter au sein de la Ceinture d'astéroïdes des objets dits primitifs, qui se sont formés beaucoup plus loin du Soleil que les autres, entre Jupiter et la Ceinture de Kuiper. Céres, le plus gros corps de l'actuelle Ceinture d'astéroïdes serai l'un d'eux.

Une petite planête percute la jeune Terre

---

Jupiter et Saturne sont revenus à proximité de leur orbite initiale. Environ 10 million d'années après le début de la formation des planètes, les vents solaires et les planètes géantes ont dissipé la totalité du gaz contenu dans le disque protoplanétaire.

Les planètes gazeuses ne grandissent plus tandis que telluriques continuent leur croissance par accrétion de matériaux rocheux.

Sur la proto-Terre quasiment formée, un cataclysme se produit. Une petite planète, de la taille actuelle de Mars et formée dans le sillage de l'orbite terrestre se rapproche dangereusement d'elle, jusqu'à finalement la heurter. L'impact aurait arraché une partie du manteau terrestre et conduit à la fragmentation complète de la petite planète nommée Théia. Une partie de ces gragment, dont le noyaux ferreux de la planète se serait incorporé à la Terre, tandis que d'autres seraient restés sur orbite accompagné des morceaux arrachés au manteau. L'ensemble se serait ensuite accrété pour former la Lune.

Les quatre géantes évoluent en formation serrée

---

Toutes les planètes sont désormais formées, et pourtant, le Système solaore est loin d'être identique à celui que nous connaissons. Tout d'abord, les planètes géantes sont très proches les unes des autres : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sont respectivement à 5,5, 8, 13 et 15 UA du Soleil. au lieu de 5,2, 9,6, 19 et 30 UA à présent. Leur orbite est par ailleur quasi circulaire, alors qu'aujourdhui, toutes présentent une légère excentricité.

Au delà des planètes s'est formée la Ceinture de Kuiper, composée d'une multitude de petits planétoïdes glacés. Mais, celle-ci est à la fois plus proche, plus fine et plus peuplée qu'actuellement : elle s'étend de 15 à 30 UA du Soleil, au lieu de 38 à 50 UA. De plus, elle contient mille fois plus de comètes que maintenant.

Les géantes jouent à la passe à dix avec les comètes

---

La dernière planète du Système solaire orbite près de la Ceinture de Kuiper. Elle évolue même si près de celle-ci qu'elle commence à interagir avec certains corps qui s'y trouvent. Elle atire les comètes les plus prochesd'elle et les envoie vers la planète voisine. Qui les envoie ensuite à Saturne, qui les passe ensuite à Jupiter. Cette dernière est si massive qu'elle peut éjecter définitivement ces objets glacés. C'est ce qu'elle fait en les injectant violemment tantôt vers l'intérieur, tantôt vers l'extérieur du Système solaire.

Ce jeu de passe à dix a un effet important sur les planètes : lorsqu'une planète propulse un corps en direction du Soleil, elle séloigne légèrement de celui-ci en contrepartie. A l'invers, si elle éjecte un corps loin du Système solaire, la planète se rapproche un peu de son étoile. Les planètes vont donc peu à peu modifier leur orbite : Sature, Uranus et Neptune vont s'éloigner tandis que Jupiter va se rapprocher du Soleil.

Ces migrations lentes durent jusqu'au moment où Saturne et Jupiter entrent dans une raisonance appelée 2:1, où Jupiter fais deux tours autour du Soleil quand Saturneboucle en un. Cette condordance va déclecher un cataclysme sans non...

Les planètes telluriques sont bombardées

---

La raisonance des deux géantes modifie leurs orbites, qui gagnent en exenticité. Ce qui perturbe fortement Uranus et Neptune qui vont être catapultés en arrière et acquérir à leur tour une grande excentricité. Alors que le chaos surgit, Neptune se retrouve plongé dans la Ceinture du Kuiper, alors qu'Uranus s'en approche dangereusement.

A elles deux, elles déclenchent un feu d'artifice de comètes qui fera perdre à la ceinture près de 99,9% de ses comètes. Celles-ci sont soit éjectées très loin du Soleil par Jupiter pour former l'actuel Nuage d'Oort, soit catapultées vers l'intérieur du Système solaire où ellles échouerons en grande partie sur la surface des planètes telluriques.

On trouve des traces de ce bombardement massif sur la Lune sous forme de cratères. Certians astronomes pensent que les deux dernières planètes ont pu changer de place à ce moment précis. C'est-à-dire qu'initialement, Neptune aurait été plus proche du Soleil qu'Uranus. D'autres chercheurs suspectent la présence précoce d'une cinquième planète gazeuse au sein du Système Solaire entre Saturne et Uranus. Planète qui aurait été expulsée à très grande vitesse lors de cet épisode violent, et dont il serait quasi impossible de retrouver la trace aujourd'hui.

Le calme reigne enfin au sein du Système solaire

---

Le cataclysme met plusieurs dizianes de millions d'années à se calmer. Il s'achève lorsque Jupiter et Saturne, du fait des nouvelles migrations progressives achèvent leur phase de raisonace 2:1.

De leur coté, Uranus et Neptune ont petit à petit perdu leurs excenticités extrèmes à la suite de leurs rencontre avec les comètes.

La Ceinture du Kuiper qui comprenait au total 20 à 30 fois la masse de la Terre a perdu presque toute sa masse dans la bataille. Il ne lui reste aujourd'hui que quelques dixièmes de masse terrestre sous forme de planétoïdes rocheux exilés entre 38 et 50 UA du Soleil

Le Système solaire possède désormais sa forme actuelle.

Des anomalies comme Trition et Sedna

Certains membres du Système solaire présentent des caractéristiques étranges, qui ne trouvent pas leu explication dans le sénario ci-dessus.

Sedna

Sedana et 2012 VP113 sont deux objet rocheux qui évoluent au-dela de Neptune et et le Ceinture de Kuiper. sur une orbite très excentrique. Sedna est à 76 UA du Soleil à son périhélie et se retrouve à 954 UA à son aphéhie ! Malgré cela les deux corps ne s'approchent jamais des planètes géantes, ce qui interpelle les atronomes. : d'où leur vient cette excentricité extrème ?

Selon la théorie dominante, ces astres se seraient formés dans la même zone que les planètes géantes pour être ensuite éjectés non pas sous l'effet gravitationnel d'une planète, mais par une cause extérieure au Système solaire. Le Soleil devait être dans un amas d'étoiles au cours des ses premières années et la proximité d'une autre étoile aurait pu perturber notamment Sedna e 2012 VP113 au point de leur donner cette excentricité extrème.

Triton

Triton, le plus gros satellite de Neptune, fait également figure d'exception. Tous les satellites sont regroupés en deux catégories : les réguliers qui se forment directement autour de la planète et les irréguliers qui sont capturés au moment de la raisonance 2:1 entre Jupiter et saturne.

Triton ne fait partie d'acune catégorie. Il aurait été capturé très tôt par un mécanisme particulier : ce stallite aurait fait partie d'un couple d'astres liés gravitationnement qui se serait trop approché de Neptune. Un des deux corps se serait échoué sur Neptune, l'autre serait devenu son satellite.

Accueil - Liens utiles - Contact


.
.
.