formation-jupiter

Jupiter est peut-être la plus grande planète du système solaire, mais elle a connu une période de difficultés à ses débuts. C’est la conclusion d’une équipe de scientifiques des universités de Zurich et de Berne, et de l’ETH Zurich, qui a déclaré que la planète géante avait connu trois périodes de deux millions d’années de croissance en trois étapes.

Comment s’est formée Jupiter ?

S’ils organisaient une grande compétition locale, Jupiter remporterait la victoire. Sa largeur de 143 000 km équivaut à 11 Terres et son poids est 300 fois supérieur à celui de notre planète. Dans la partie supérieure de son atmosphère, il y a une tempête qui fait rage depuis des siècles.

La question est: comment Jupiter s’est-elle formée? Le modèle standard est que le système solaire a commencé comme un grand nuage de gaz et de poussière, qui a été lentement rassemblé par gravité jusqu’à former un noyau rotatif massif qui est devenu le Soleil et un disque tournant autour de lui et qui a finalement fusionné en créant des planètes.

Le problème est que les chercheurs du Centre national de recherche suisse (PRN) PlanetS des universités de Zurich et de Berne et de l’ETH Zurich ont remarqué, après avoir étudié les météorites, qu’il n’y avait pas quelque chose de bien quand il s’agissait de Jupiter. Au lieu d’une progression en douceur au fur et à mesure que la planète naissait, de plus en plus de matière rocheuse jusqu’à ce qu’elle devienne suffisamment massive pour puiser de l’hydrogène et de l’hélium en quantités énormes, l’histoire de la planète était divisée en trois phases distinctes, ce qui se reflétait dans les météorites à mesure que Jupiter en pleine croissance modifiait la structure du système solaire.

Jupiter était formé de petits cailloux d’un centimètre

Ils ont découvert qu’au départ Jupiter était formé de petits cailloux dont le diamètre ne dépassait pas un centimètre. Ceux-ci ont été collectées rapidement et la nouvelle planète s’est développée rapidement sur un million d’années, jusqu’à ce qu’elle pèse 20 fois plus que la Terre. Ensuite, au cours des deux millions d’années suivantes, les cailloux ont été remplacés par des roches de la taille d’un kilomètre appelées planétésimaux.

Ceux-ci ont ajouté plus de masse, mais leurs impacts ont également apporté de l’énergie qui a réchauffé ce nouveau monde, qui a fini par peser environ 50 fois plus que la Terre. C’est à ce moment-là que l’attraction gravitationnelle de Jupiter est devenue suffisamment forte pour déclencher une accumulation de gaz qui l’a amené à sa taille actuelle.

« Comment Jupiter a-t-il fait pendant deux millions d’années pour passer de 20 à 50 masses terrestres? » a demandé à Julia Venturini, postdoc à l’Université de Zurich. « Cela semblait beaucoup trop long. C’était la question qui a motivé notre étude. »

Les modèles précédents disaient que Jupiter aurait dû croître beaucoup plus rapidement que ce n’était le cas. Mais ce que les données des météorites ont démontré, c’est que pendant ce ralentissement de deux millions d’années, la composition de la nébuleuse solaire a radicalement changé, en se divisant en une région intérieure et une région extérieure où les matériaux des deux régions ne se sont plus mélangés.

L’énergie apportée par les météorites réchauffait Jupiter

Selon les calculs des chercheurs, la réponse était qu’avec la jeune Jupiter. Au fur et à mesure qu’elle grandissait et devenait plus chaude, elle a perturbé le disque de poussière autour du soleil, provoquant sa séparation. Pendant ce temps, l’énergie apportée par les roches géantes qui la frappaient réchauffait la planète et empêchait son refroidissement rapide, la contraction et l’accumulation de gaz, ce qui ralentissait encore plus la croissance de cette planète.

Jupiter est devenu une barrière qui la séparait de la plupart des matériaux nécessaires à sa croissance jusqu’à ce qu’elle arrive à 50 masses terrestres. À ce stade, elle a commencé à aspirer des gaz jusqu’à ce qu’elle devienne suffisamment grosse pour perturber les choses autour d’elle, provoquant le retour de matériaux rocheux dans la région intérieure.

L’importance des planétésimaux

« Les cailloux sont importants dans les premières étapes pour construire rapidement un noyau, mais la chaleur fournie par les planétésimaux est cruciale pour retarder l’accrétion du gaz, de sorte qu’elle corresponde à l’échelle de temps donnée par les données météoritiques ». Ils croient également que ce modèle aura une utilisation plus générale pour expliquer la formation des autres géantes gazeuses dans le système solaire ainsi que des exoplanètes de taille similaire.

Cette recherche a été publiée dans Nature Astronomy.

Source : University of Zurich