Comment le système solaire a obtenu son Great Divide

Par Troy Oaks
Le 27/01/2020
Les scientifiques, dont ceux de l'université de Boulder, ont finalement mesuré ce qui pour le système solaire est l'équivalent de la chaîne des Rocheuses en Amérique. (Image : pixabay/ CC0 1.0)
Les scientifiques, dont ceux de l’université de Boulder, ont finalement mesuré ce qui pour le système solaire est l’équivalent de la chaîne des Rocheuses en Amérique. (Image : pixabay / CC0 1.0)

 

Les scientifiques, dont ceux de l’université de Boulder, ont finalement mesuré ce qui pour le système solaire est l’équivalent de la chaîne des Rocheuses en Amérique.

Dans une étude récemment publiée dans Nature Astronomy, des chercheurs des États-Unis et du Japon dévoilent les origines possibles du « Great Divide » (ou Grand Fossé) de notre voisinage cosmique. Ce schisme bien connu a peut-être séparé le système solaire dès la formation du Soleil.

Le phénomène ressemble un peu à la façon dont les montagnes Rocheuses divisent l’Amérique du Nord en deux parties, l’une à l’est et l’autre à l’ouest. D’un côté, on trouve des planètes « terrestres » comme la Terre et Mars. Elles sont composées de types de matériaux fondamentalement différents de ceux des « Joviens » plus lointains, comme Jupiter et Saturne.

Selon l’auteur principal Ramon Brasser, chercheur à lInstitut des sciences de la vie sur Terre (ELSI) de l’Institut de technologie de Tokyo au Japon : « La question est la suivante : comment cette dichotomie compositionnelle s’est elle créée ? Comment expliquer que des matériaux du système solaire intérieur et extérieur ne se sont pas mélangés dès le début de leur histoire ? »

Ramon Brasser et son coauteur Stephen Mojzsis, professeur au département des sciences géologiques de l’université de Boulder, pensent avoir la réponse et cela pourrait bien jeter une nouvelle lumière sur la façon dont la vie est née sur Terre.

Un disque solaire qui contient des indices vitaux

Le duo de scientifiques suggère que le système solaire primitif était divisé en au moins deux régions par une structure annulaire qui formait un disque autour du jeune Soleil. Ce disque aurait pu avoir des implications majeures sur l’évolution des planètes et des astéroïdes, et même sur lvhistoire de la vie sur Terre.

Selon Stephen Mojzsis : « L’explication la plus probable de cette différence de composition est qu’elle provient d’une structure intrinsèque de ce disque de gaz et de poussière ».

Stephen Mojzsis a fait remarquer que le terme « Great Divide » (ou Grand Fossé), que Ramon Brasser et lui ont inventé, ne ressemble pas à grand-chose concrètement aujourd’hui. Il s’agit d’une étendue d’espace relativement vide qui se trouve près de Jupiter, juste au-delà de ce que les astronomes appellent la ceinture d’astéroïdes.

Mais on peut encore détecter sa présence dans tout le système solaire. Si l’on se déplace vers le soleil à partir de cette ligne Jupiter-Soleil, la plupart des planètes et des astéroïdes ont tendance à transporter des quantités relativement faibles de molécules organiques.

Cependant, si vous allez dans l’autre direction, vers Jupiter et au-delà, une image différente apparaît. Presque tout dans cette partie éloignée du système solaire est composé de matériaux riches en carbone. Selon Stephen Mojzsis cette dichotomie « fut vraiment une surprise lorsqu’elle a été découverte ».

 

Cependant, en allant dans l'autre direction vers Jupiter et au-delà, une image différente apparaît : Presque tout dans cette partie éloignée du système solaire est composé de matériaux riches en carbone. (Image : viapixabay/ CC0 1.0)
Cependant, en allant dans l’autre direction vers Jupiter et au-delà, une image différente apparaît : Presque tout dans cette partie éloignée du système solaire est composé de matériaux riches en carbone. (Image : pixabay / CC0 1.0)

 

De nombreux scientifiques ont supposé que Jupiter était responsable de ce phénomène. On pensait que la planète était si massive qu’elle aurait pu agir comme une barrière gravitationnelle, empêchant les cailloux et les poussières du système solaire extérieur de s’envoler vers le Soleil. Mais Stephen Mojzsis et Ramon Brasser n’étaient pas convaincus. Les scientifiques ont utilisé une série de simulations informatiques pour explorer le rôle de Jupiter dans l’évolution du système solaire.

Ils ont découvert que bien que Jupiter soit une planète géante massive, elle n’a probablement pas été assez massive au début de sa formation pour bloquer entièrement l’écoulement de la matière rocheuse vers le Soleil.

Ramon Brasser a déclaré : « Nous nous sommes cognés la tête contre le mur. Si Jupiter n’est pas responsable de la création et du maintien de cette dichotomie compositionnelle, qu’est-ce qui pourrait en être la cause ? ».

Une solution évidente

Depuis des années, les scientifiques qui exploitent l’observatoire au Chili, appelé Atacama Large Millimeter/submillimeterArray (ALMA), avaient remarqué quelque chose d’inhabituel autour des étoiles lointaines : les jeunes systèmes solaires étaient souvent entourés de disques de gaz et de poussière qui, en lumière infrarouge, ressemblent un peu à un œil de tigre. Selon Ramon Brasser et Stephen Mojzsis, si un anneau similaire existait dans notre propre système solaire il y a des milliards d’années, il pourrait théoriquement être responsable du Great Divide.

 

Deux images de disques solaires réalisées avec ALMA » à l’aide d’instruments infrarouges, autour d'étoiles lointaines. (Image: ALMA, ESO/NAOJ/NRAO)
Deux images de disques solaires réalisées avec ALMA » à l’aide d’instruments infrarouges, autour d'étoiles lointaines. (Image: ALMA, ESO/NAOJ/NRAO)
Deux images de disques solaires réalisées avec «ALMA» à l’aide d’instruments infrarouges, autour d’étoiles lointaines. (Image : ALMA, ESO / NAOJ / NRAO)

 

En effet, un tel anneau créerait des bandes alternées de gaz et de poussière à haute et basse pression. Ces bandes, à leur tour, pourraient entraîner les premiers éléments constitutifs du système solaire dans plusieurs puits distincts - un qui aurait donné naissance à Jupiter et à Saturne, et un autre à la Terre et à Mars.

Selon Stephen Mojzsis : « Le Great Divide force l’eau à s’écouler dans un sens ou dans l’autre. C’​​​​​​​est similaire à la façon dont une " bosse de pression " aurait divisé la matière dans le système solaire ».

Mais, a-t-il ajouté, il y a une mise en garde : « Cette barrière dans l’espace n’était probablement pas parfaite. Certains matériaux du système solaire extérieur ont peut-être quand même réussi à franchir la barrière. Et ces fugitifs ont peut être joué un rôle important dans l’évolution de notre propre monde ».

« Ces matériaux qui ont pu arriver sur Terre seraient ces matériaux volatils, riches en carbone, qui permettent de créer l’eau. Ils permettent de créer des matières organiques. »

 

Fourni par : Daniel Strain, Université du Colorado à Boulder (Note : Le contenu et la longueur des documents peuvent être modifiés).

Traduit par Guillaume

Version en anglais : How the Solar System Got Its ‘Great Divide’ and Why It Matters