L'usine cachée du Système solaire

Il y a 4,6 milliards d'années, notre Système solaire ressemblait à un vaste chantier. Un disque de gaz et de poussière tournait autour du jeune Soleil. Les grains s'entrechoquaient, s'agglutinaient, grossissaient peu à peu. C'est ainsi qu'ont vu le jour les planètes et les astéroïdes.

Mais le processus n'était pas aussi simple qu'on le croyait.

Un mystère longtemps intact

Les chercheurs savaient que les planètes naissaient dans ce disque protoplanétaire. Ce qu'ils ignoraient, c'était comment des corps rocheux aussi différents ont pu se former dans des zones aux conditions très variables. Certaines régions étaient chaudes, d'autres glaciales. La matière n'y était pas répartie de façon uniforme.

Une équipe de l'Institut Max Planck en Allemagne s'est penchée sur la question. Sa conclusion est surprenante : une véritable « usine à planètes » fonctionnait juste au-delà de l'orbite de Jupiter, et cela pendant plusieurs millions d'années.

Jupiter, créateur involontaire de piège à poussière

En grossissant, Jupiter a poussé la matière autour d'elle et creusé un vide. Mais à la limite de cette zone, la pression du gaz a augmenté, comme de l'eau qui s'accumule derrière un barrage. Ce surplus de pression a agi comme un piège : les grains de poussière et les petits cailloux s'y sont accumulés.

Les scientifiques soupçonnaient depuis longtemps l'existence de ces « pièges à poussière ». Restait à savoir s'ils pouvaient produire, sur une longue durée, des roches de natures différentes. Pour le vérifier, l'équipe a eu recours à des simulations numériques très poussées.

Des simulations qui racontent l'histoire

Les modèles informatiques ont suivi le comportement des particules depuis les grains microscopiques jusqu'aux gros amas. Certains étaient fragiles, d'autres plus solides, formés plus près du Soleil.

Résultat : pendant environ deux millions d'années, la région située juste après Jupiter a fabriqué plusieurs générations de planétésimaux. Les premières, riches en matière fragile, se sont épuisées vite. Puis le stock s'est reconstitué, tandis que les particules plus résistantes s'accumulaient plus lentement, bloquées par la gravité de Jupiter.

Au final, deux populations distinctes sont apparues : l'une dominée par des matériaux délicats, l'autre par des éléments plus robustes.

Les météorites confirment le scénario

Pour vérifier leur modèle, les chercheurs se sont tournés vers les météorites. Ces fragments de roches anciennes portent encore la trace des conditions qui régnaient lors de leur formation. Parmi elles, les chondrites carbonées, formées au-delà de Jupiter, présentent deux types de textures : certaines sont fines et fragiles, d'autres contiennent des morceaux plus durs.

Les simulations ont reproduit exactement ces deux variétés, dans les mêmes proportions. « C'est la première fois que des simulations reproduisent aussi fidèlement les résultats des analyses de laboratoire », souligne Thorsten Kleine, directeur de l'institut.

Ce que cela change

Comprendre comment les planètes se sont formées, c'est mieux saisir l'origine de la Terre. Cela montre que le jeune Système solaire n'était pas un chaos désordonné, mais un système doté de mécanismes capables de générer de la diversité de façon prévisible.

Cette découverte éclaire aussi l'étude des exoplanètes. Elle suggère que des « usines » similaires pourraient exister autour d'autres étoiles, façonnées par la présence de planètes géantes.

Le Système solaire n'a pas été construit au hasard. Il a fonctionné comme une machine, avec ses règles et ses zones de production bien définies.

Source : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103526000455