Les astronomes réinventent radicalement la fabrication des planètes

Commencez à la centre, avec le soleil. Notre star d’âge moyen est peut-être plus placide que la plupart, mais elle est par ailleurs banale. Ses planètes, cependant, sont une autre histoire.

Tout d’abord, Mercure : Plus d’entrailles carbonisées qu’une planète à part entière, elle a probablement perdu ses couches externes lors d’une collision traumatisante il y a longtemps. Viennent ensuite Vénus et la Terre, jumelles à certains égards, même si curieusement une seule est fertile. Ensuite, il y a Mars, un autre petit monde, celui qui, contrairement à Mercure, n’a jamais perdu de couches ; il a juste cessé de croître. Après Mars, nous avons un large anneau de roches restantes, puis les choses changent. Tout à coup, il y a Jupiter, si grand qu’il est pratiquement un soleil à moitié cuit, contenant la grande majorité du matériel restant de la création de notre étoile. Passé ce sont trois autres mondes énormes – Saturne, Uranus et Neptune – forgés de gaz et de glace. Les quatre géantes gazeuses n’ont presque rien en commun avec les quatre planètes rocheuses, bien qu’elles se soient formées à peu près au même moment, à partir de la même matière, autour de la même étoile. Les huit planètes du système solaire présentent une énigme : pourquoi celles-ci ?

Maintenant regardez au-delà du soleil, bien au-delà. La plupart des étoiles abritent leurs propres planètes. Les astronomes ont repéré des milliers de ces systèmes lointains d’étoiles et de planètes. Mais étrangement, ils n’en ont jusqu’ici trouvé aucun qui ressemble de loin au nôtre. Alors le casse-tête est devenu plus difficile : pourquoi ceux-ci, et pourquoi ceux-là ?

Le catalogue gonflé de planètes extrasolaires, ainsi que les observations de pépinières de planètes lointaines et poussiéreuses et même de nouvelles données de notre propre système solaire, ne correspondent plus aux théories classiques sur la fabrication des planètes. Les planétologues, forcés d’abandonner des modèles vieux de plusieurs décennies, réalisent maintenant qu’il n’y a peut-être pas de grande théorie unifiée de la création du monde – pas une seule histoire qui explique chaque planète autour de chaque étoile, ou même les orbes extrêmement divergentes en orbite autour de notre soleil. « Les lois de la physique sont les mêmes partout, mais le processus de construction des planètes est suffisamment compliqué pour que le système devienne chaotique », a déclaré Alessandro Morbidelli, figure de proue des théories de la formation et de la migration planétaires et astronome à l’Observatoire de la Côte d’Azur à Nice, France.

Alessandro Morbidelli, astronome à l’Observatoire de la Côte d’Azur à Nice, en France, a élaboré des théories influentes sur la formation et la migration des planètes.Photographie : Mattia Balsamini/GEO Allemagne

Pourtant, les résultats alimentent de nouvelles recherches. Au milieu du chaos de la construction du monde, des modèles ont émergé, conduisant les astronomes vers de nouvelles idées puissantes. Des équipes de chercheurs travaillent sur les règles d’assemblage de la poussière et des cailloux et sur la façon dont les planètes se déplacent une fois qu’elles fusionnent. Un débat féroce fait rage sur le moment de chaque étape et sur les facteurs qui déterminent le destin d’une planète en herbe. Au cœur de ces débats se trouvent certaines des plus anciennes questions que les humains se sont posées : comment en sommes-nous arrivés là ? Y a-t-il un autre endroit comme ici ?

Une étoile et ses acolytes sont nés

Les astronomes ont compris les grandes lignes des origines du système solaire depuis près de 300 ans. Le philosophe allemand Immanuel Kant, qui comme de nombreux penseurs des Lumières s’est essayé à l’astronomie, a publié en 1755 une théorie qui reste à peu près correcte. « Toute la matière constituant les sphères appartenant à notre système solaire, toutes les planètes et comètes, à l’origine de toutes choses a été décomposée en sa matière de base élémentaire », écrit-il.

En effet, nous venons d’un nuage diffus de gaz et de poussières. Il y a quatre milliards et demi d’années, probablement poussé par le passage d’une étoile ou par l’onde de choc d’une supernova, le nuage s’est effondré sous sa propre gravité pour former une nouvelle étoile. C’est comment les choses se sont passées après que nous ne comprenons pas vraiment.

Une fois le soleil allumé, le surplus de gaz tourbillonnait autour de lui. Finalement, les planètes se sont formées là-bas. Le modèle classique qui expliquait cela, connu sous le nom de nébuleuse solaire de masse minimale, envisageait un « disque protoplanétaire » de base rempli de juste assez d’hydrogène, d’hélium et d’éléments plus lourds pour fabriquer les planètes et les ceintures d’astéroïdes observées. Le modèle, qui date de 1977, supposait que les planètes se formaient là où nous les voyons aujourd’hui, en commençant par de petits « planétésimaux », puis en incorporant tout le matériel de leur région comme des criquets consommant chaque feuille d’un champ.