lundi 4 juin 2012

Les Mystères de l'Astronomie (7/8) : Pourquoi le Système Solaire est-il si Bizarre ?

La revue Science en fait sa couverture cette semaine : les Mystères de l'Astronomie... Les rédacteurs de la célèbre revue américaine ont sélectionné, sur l'avis de nombreux spécialistes, 8 mystères astrophysiques, qui sont aujourd'hui incompris et qui devraient pouvoir être élucidés par l'observation, à moins qu'ils ne le soient jamais. Ils restent autant de questions très intrigantes... Nous allons passer en revue un à un ces grand mystères d'aujourd'hui.

7/8 : Pourquoi le Système Solaire est-il si Bizarre ?

On a désormais pris l’habitude d’entendre parler de planètes étranges tournant autour d’étoiles lointaines, des petites Jupiter, des grosses Neptunes, des exoTerres, chaudes pour les unes, froides pour les autres, bref, des mondes étonnants. Mais on oublie peut-être bien vite que les mondes les plus étranges se trouvent tout près de nous, au sein même de notre système solaire.
Cela fait maintenant une petite cinquantaine d’années que nous envoyons régulièrement des sondes spatiales en direction des confins du système solaire et qu’elles nous retournent des images de plus en plus fabuleuses et étonnantes. Et a ceux qui auraient souhaité obtenir une image simple de la formation de notre système solaire, ces sondes leur disent : va voir ailleurs !
Aujourd’hui, des énigmes comme la composition interne de Mercure (un gros cœur de fer entouré d’une fine couche de roche) ou encore le champ magnétique chaotique d’Uranus laissent plus d’un planétologue perplexe…
Pendant très longtemps, peut-être depuis sa découverte en 1930, le plus étrange des mondes planétaires était Pluton, avec son orbite décalée, inhomogène, sa taille non conventionnelle, avant que l’on s’aperçoive qu’elle n’était que l’une des plus grosses boules de glace qui orbitent dans ces environs et n’était pas une planète…

Les mystères entourant les huit autres vraies planètes sont encore plus troublants. Prenons les quatre les plus proches du Soleil : Mercure, Venus, Terre et Mars. Toutes possèdent des couches externes rocheuses et un cœur métallique, mais ce sont leurs seules ressemblances. La Terre et Vénus ont à peu près la même taille, masse et composition, mais alors que la Terre est munie d’une atmosphère très agréable, celle de Vénus est ultra-dense, acide et suffisamment chaude pour faire fondre du plomb. La Terre est une planète-océan. Il semble que Vénus n’en ait jamais connu. La Terre possède de multiples plaques tectoniques qui supportent les continents, Vénus ne possède qu’une unique couche rocheuse immobile. La Terre a un champ magnétique généré par les mouvements de son cœur de fer liquide, elle à une grosse Lune et tourne sur elle-même 365 fois par orbite. Vénus n’a ni lune, ni champ magnétique, et elle tourne (à l’envers) moins d’une fois par année vénusienne.

La paire Mercure – Mars n’est pas mieux lotie dans la comparaison : Mars fait deux fois la masse de Mercure mais son champ magnétique s’est éteint depuis bien longtemps. La petite Mercure au contraire, produit toujours un champ magnétique, même si très faible et centré loin du centre de la planète…
Leurs couches internes diffèrent également. Mars ressemble d’avantage à la Terre : cœur métallique, enveloppe rocheuse. Mercure est presque entièrement métallique. Et on apprit l’année dernière que Mercure avait probablement été « fabriquée » par de la matière primordiale différente des autres planètes telluriques.
Les quatre autres planètes, gazeuses, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, ont environ 20 fois la masse de la Terre et orbitent à des distances 20 à 30 fois plus lointaines du soleil, une zone où il existait peu de matière lors de la naissance du système solaire.
Jupiter possède littéralement un mini-système solaire à elle avec quatre gros satellites (et de nombreux petits), alors que Saturne n'a qu'un seul gros satellite mais ces merveilleux anneaux (et toujours une myriade de petits)... Quant aux champs magnétiques de ces planètes externes, ils sont tout sauf classiques. Celui de Jupiter est légèrement incliné par rapport à son axe de rotation conformément à la théorie, mais celui de Neptune atteinte une inclinaison de 47° et pour Uranus, encore pire avec 60° sans qu'on ait la moindre idée de l'origine de ce phénomène.
Et pour Saturne ? Et bien son champ magnétique est parfaitement aligné avec son axe de rotation...

Évidemment la distance au soleil des différentes planètes joue beaucoup dans leur évolution, comme par exemple pour l'effet de serre catastrophique que subit Vénus. Certaines planètes semblent tout de même ne pas être à leur place naturelle, et certains planétologues émettent l'idée que quelques unes d'entre elles auraient pu changer d'orbite au cours de leur histoire. Neptune par exemple aurait pu se former à bien plus grande proximité du Soleil, où l'agglomération de matière aurait été beaucoup plus aisée, puis être rejetée vers les confins du système.

Expliquer la grande diversité planétaire observée relève cependant de la traque de l'inconnu. Les hypothèses actuelles évoquées sont par exemple que Mercure se serait formée avec une grosse enveloppe rocheuse, mais qui aurait été soufflée par la collision d'une autre planète en formation de sa taille; Un autre choc, sur Uranus celui-là aurait provoqué sa rotation axiale (de près de 90°) et bousculé son coeur rocheux, se qui aurait induit l'effet observé sur son champ magnétique.

Mais inférer de tels événements très rares ayant eu lieu dans les premiers instants du système solaire est quand-même problématique, les astronomes en sont conscients. Ils peuvent très bien faire varier quantité de paramètres dans leurs modèles qui marcheront très bien, sans jamais mettre le doigt sur la bonne explication.

Ils ont maintenant besoin d'un échantillon plus grand pour pouvoir faire des corrélations, voire de la statistique. L'étude des exo-systèmes solaires devient alors cruciale pour rendre enfin le bizarre, logique.