Système solairecomment les planètes et la Lune se sont formées

Le Système solaire s'est formé à l'intérieur d'un nuage moléculaire. Il y a 4,6 milliards d'années, l'onde de choc d'une supernova proche a déclenché l'effondrement de la nébuleuse solaire, le Soleil s'est alors allumé, des planètes ont grandi couche par couche autour de lui, et la Lune est née d'un impact géant. De l'effondrement de la nébuleuse solaire au refroidissement de la surface de la Terre il y a 4 milliards d'années, quand la pluie est tombée pendant des millions d'années pour faire les océans primordiaux, il y a huit événements clés.

Cette ère va de 9 à 9,7 milliards d'années, et couvre notre propre petit coin de l'univers.

Huit événements

• Il y a 4,6 milliards d'années · Effondrement de la nébuleuse solaire : l'onde de choc d'une supernova proche déclenche l'effondrement.
• Il y a 4,57 milliards d'années · Allumage du Soleil : la température du cœur atteint 15 millions de degrés.
• Il y a 4,56 milliards d'années · Ligne des glaces : au-delà de la ligne des glaces, la matière glacée se condense.
• Il y a 4,55 milliards d'années · Formation de Jupiter : la planète géante dégage son orbite.
• Il y a 4,54 milliards d'années · Proto-Terre : une boule de roche en fusion.
• Il y a 4,5 milliards d'années · Impact de Théia : les débris de la collision forment la Lune.
• Il y a 4,1 milliards d'années · Grand bombardement tardif : comètes et astéroïdes apportent de l'eau.
• Il y a 4 milliards d'années · Océans primordiaux : la surface se refroidit et la pluie tombe pendant des millions d'années.

Les traces de la naissance du Système solaire

Les produits de désintégration de l'aluminium 26 dans les météorites montrent qu'une étoile était morte tout près au moment où le Système solaire naissait. Le titre de l'article demande « Fossil or fuel? » (Lee, Papanastassiou et Wasserburg, The Astrophysical Journal Letters, 1977). Quel âge a la Terre ? Les isotopes du plomb dans les météorites donnent environ 4,55 milliards d'années. Pour éliminer la contamination au plomb, le chercheur a aussi contribué plus tard à faire interdire l'essence au plomb (Patterson, Geochimica et Cosmochimica Acta, 1956).

La Lune et les planètes

Des simulations informatiques montrent qu'un corps de la taille de Mars a frappé la Terre en biais et que les débris se sont réunis pour former la Lune (Canup et Asphaug, Nature, 2001). Pourquoi Mars est-elle si petite ? Jupiter s'est déplacée vers l'intérieur, a ensuite été ramenée en arrière par Saturne, et a englouti en chemin la matière première de Mars (Walsh et al., Nature, 2011).

D'où vient l'eau

Un violent réarrangement des orbites des planètes géantes a projeté de nombreux petits corps vers le Système solaire interne et provoqué le Grand bombardement tardif. C'est le modèle de Nice (Gomes, Levison, Tsiganis et Morbidelli, Nature, 2005). De l'eau liquide a pourtant pu apparaître encore plus tôt. Un grain de zircon de la taille d'un grain de sable suggère que la Terre a peut-être eu de l'eau liquide seulement 150 millions d'années environ après sa formation. Le titre de l'article parle de preuves d'une croûte continentale et d'océans il y a 4,4 milliards d'années (Wilde, Valley, Peck et Graham, Nature, 2001).

Comparer ces preuves à la frise révèle une différence intéressante. La frise place les océans primordiaux à il y a 4 milliards d'années, alors que l'étude du zircon repousse l'apparition de l'eau liquide à il y a 4,4 milliards d'années. De même, l'âge de la Terre fondé sur les météorites, environ 4,55 milliards d'années, n'est pas loin de la proto-Terre de la frise à il y a 4,54 milliards d'années. La frise donne un ordre approximatif facile à suivre, et les années exactes changent à mesure que la recherche est mise à jour.

Le Système solaire n'est pas le seul

Une planète géante a été trouvée autour de 51 Pegasi, qui boucle son orbite en 4 jours. Le Système solaire n'était plus le seul, et les découvreurs en ont reçu le prix Nobel 2019 (Mayor et Queloz, Nature, 1995). Le télescope Kepler a fixé une région du ciel et cherché de nouveaux mondes grâce au faible assombrissement quand des planètes passent devant leur étoile, et en a trouvé des milliers (Borucki et al., Science, 2010). Autour d'une petite naine rouge, sept planètes de la taille de la Terre sont serrées les unes contre les autres, et plusieurs d'entre elles pourraient avoir de l'eau liquide (Gillon et al., Nature, 2017).

Envie de lire les originaux ? Cherchez ces titres

• Lee et al. (1977) : Aluminum-26 in the early solar system: Fossil or fuel?
• Patterson (1956) : Age of meteorites and the earth
• Canup et Asphaug (2001) : Origin of the Moon in a giant impact near the end of the Earth's formation
• Walsh et al. (2011) : A low mass for Mars from Jupiter's early gas-driven migration
• Gomes et al. (2005) : Origin of the cataclysmic Late Heavy Bombardment period of the terrestrial planets
• Wilde et al. (2001) : Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago
• Mayor et Queloz (1995) : A Jupiter-mass companion to a solar-type star
• Borucki et al. (2010) : Kepler planet-detection mission: introduction and first results
• Gillon et al. (2017) : Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1

Comment le jeu le montre

Dans le jeu, la plage de temps de l'ère Système solaire est « de 9 à 9,7 milliards d'années » et sa ressource est les planétésimaux. Les générateurs sont Nuages moléculaires, Disque protoplanétaire, Collisions de planétésimaux et Protoplanètes, à peu près dans l'ordre « le nuage devient un disque, les petits corps du disque entrent en collision et grossissent, et deviennent enfin des planètes ».