lundi 1 février 2016

Une longue histoire, celle du Système Solaire

Salut les ornithorynques!

Après avoir vu comment naissent les étoiles, on va parler de la formation des planètes! Et plus particulièrement des planètes du système solaire, parce que c'est celles qu'on connait le mieux.

Tout commence donc avec notre soleil. Pour l'instant on estime qu'il est composé à 92% d'hydrogène et à 7.7% d'hélium, il a donc encore le temps avant d'exploser. Autour de lui tournent 8 planètes (peut-être 9, suspens!), et divers objets célestes. Un petit moyen mnémotechnique pour se souvenir de leur ordre: Me Voilà Tout Mouillé, J'ai Suivi Un Nuage... Mercure, Vénus, Terre, Mars, ceinture d'astéroïdes (représenté par la virgule), Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune, et tous les objets transneptuniens (représentés par les trois petits points) dont Pluton.

Un petit mot sur Pluton. Jusqu'à il y a pas si longtemps que ça, Pluton était considéré comme une planète, mais aujourd'hui on parle juste de planète naine. Mais pourquoi tant de haine envers cette petite planète que j'aimais pourtant bien? Et bien plusieurs raisons sont évoquées, et je vais vous donner les 2 principales. Pluton n'a pas fait le ménage autour d'elle. En effet on vient de le dire, elle fait partie de la ceinture d'objets transneptuniens, il y a donc plein d'autres objets autour d'elle, contrairement aux autres planètes (les lunes ne comptent pas, elles sont en orbites autour de leurs planètes). De plus, son orbite est incliné de 11° par rapport au plan de l'écliptique. En gros elle est un peu plus penchée que les autres orbites, et ça ça la disqualifie (mais je dois avouer que je sais pas trop pourquoi).

Bref, revenons à nos planètes. Si on regarde bien, on constate que les 4 premières sont des planètes telluriques, c'est à dire qu'elles sont composées majoritairement de roches et métaux, ou éléments réfractaires. Les 4 planètes suivantes sont quant à elles des géantes gazeuses, et comme leur nom l'indique elles sont composées principalement de gaz, ou éléments volatiles. Seul leur noyau contient des élément réfractaires.
Intéressons nous un peu plus à ces éléments réfractaires et volatiles. On remarque que la température de condensation - température à laquelle un gaz devient solide ou liquide - est beaucoup plus élevée pour les éléments réfractaires que pour les éléments volatiles (2000°C contre moins de 0°C!). Et très clairement, il semble y avoir autant d'élément réfractaires partout dans le système solaire, mais beaucoup plus d'éléments volatiles après la ceinture d'astéroïdes. Mouais, y'aurai pas une logique derrière tout ça?

Comme beaucoup de questions sur l'univers, c'est l'étude de météorites qui vont nous apporter la clé pour comprendre tout ça. Environ 30 000 tonnes de météorites tombent sur Terre par an, nous venant majoritairement de la ceinture d'astéroïdes mais également de Mars ou de la Lune. Parmi ces cailloux célestes on peut regrouper 2 groupes: les rocheuses et les métalliques. Ici ce qui nous intéresse ce sont les météorites rocheuses, et plus particulièrement les chondrites (80% des chutes).

Dans ces chondrites on a donc des petites billes et des inclusions qui se forment normalement autour des 1000-1500°C, soit à haute température, tandis que sa matrice se forme normalement aux alentour de 300-100°C, soit à basse température. Là on a un problème, on a rien de semblable sur Terre. Mais bon essayons d'avoir un raisonnement logique. Si on a un assemblage d'éléments à haute température inclus dans une matrice à basse température, on peut déduire que la haute température a été antérieure à la basse température. Les chondrites sont donc le témoignages d'un refroidissement, mais attention d'un refroidissement rapide. Par ailleurs si on date les chondrites à l'aide d'une analyse géochronologique, on obtient 4.56 milliards d'années. Ainsi on suppose que ce sont les objets les plus anciens du système solaire. Ils peuvent donc nous renseigner sur se formation.

Fort de tous ces éléments, essayons de reconstituer la création du Système Solaire. Au commencement, on a donc un petit nuage protosolaire, riche en Hydrogène. Soudain une supernova vient le secouer un bon coup, et le nuage va alors s'effondrer. Au centre du nuage on aura la formation d'un disque protosolaire, qui deviendra plus tard le soleil grâce au processus qu'on a vu dans l'article précédant. Autour de ce disque on a toujours un nuage d'élément qui formera plus tard le cortège planétaire. Comme on l'a dit, toutes ces réactions libèrent beaucoup d'énergie, la température est donc supérieure à 3000°C dans notre nuage protosolaire. Et là, je vais essayer d'être le plus clair possible. Faisons le point sur ce qu'on sait: les éléments réfractaires ont une température de condensation plus élevée que les éléments volatiles, ils vont donc se solidifier en premier. Et grâce aux chondrites on sait que la température environnante a baissée rapidement.

Si on récapitule, on avait des gaz à une température très élevée qui ont ensuite refroidit assez rapidement. En refroidissant, les éléments les plus réfractaires se sont solidifiés en premier, formant des inclusions. On a ensuite eu la solidification des chondres (billes), et enfin des métaux argileux, permettant la formation de nos fameuses chondrites. 
Mais en parallèle, nous assistons à de violents vents solaires dû à la formation de notre étoile. Les gaz sont alors soufflés loin du soleil en parallèle de leur solidification progressive. On peut considérer qu'une fois solidifié un élément ne bougera plus beaucoup, car il est beaucoup plus lourd que sous sa forme gazeuse. Les éléments les plus réfractaires se solidifiant très vite, ils restent donc à proximité du soleil. Mais les éléments volatiles eux ne se condenseront pas de sitôt, et auront largement le temps de se faire expulser loin du soleil. C'est ainsi qu'on peut expliquer que les planètes les plus proches du soleil sont fait d’éléments réfractaires tandis que les planètes les plus lointaines sont constitués d'éléments volatiles.

Voilà pour la répartition des éléments autour du soleil. Mais maintenant, comment notre planète est devenue ce qu'elle est? Et bien en parallèle de cette condensation a lieu l'agglomération des particules. En gros, tous ces nouveaux solides qui se créent sont bousculés dans les tous les coins avec toutes ces forces qui s'exercent de tous les côtés. Ils vont alors rentrer en collision et se coller les uns les autres. C'est ce qu'on appelle l'agglomération. Au bout d'un moment il y a de moins en moins de petits éléments et de plus en plus de gros morceaux qui vont commencer à exercer une force de gravité les uns sur les autres, continuant à se regrouper. Il ne faut pas oublier que la température du système solaire est encore très élevée, et les éléments sont plus liquide que solide, ce qui facilite ce regroupement, qui maintenant prend le nom d'accrétion. A force de gravité et d'accrétion on finit par arriver à une protoplanète, et enfin à une Terre primitive, subissant toujours quelques collisions mais ayant à peu près atteint sa taille.

Et les lunes dans tout ça? Prenons la théorie de la création de la notre de Lune. Attention, comme tout le reste il ne s'agit que de simple supposition, on a pas encore trouvé le moyen d'aller vérifier tout ça. Enfin bref, on suppose qu'à l'époque où notre Terre était encore une grosse boule d'éléments en fusion bombardée par de petites météorites, une beaucoup plus grosse (de la taille de Mars quand même) lui serait rentrée dedans. Une partie de la Terre aurait été arraché par cette collision, mais les débris serait restés autour de la Terre à cause de l'attraction qu'elle exerçait sur eux. La Terre étant liquide elle se serait reformé sans soucis, et les débris se seraient alors aggloméré pour former la Lune.

Voilà pour cette histoire, j'espère que ça vous aura plu! N'hésitez pas à me faire part de vos remarques, me poser des questions si vous n'avez pas tout compris ou à me faire part de précisions que je pourrais apporter. Je vais essayer de publier assez rapidement les articles de bases utiles pour la compréhension de cette article pour que tout le monde puisse le comprendre sans problème :)

Merci à tous pour votre attention, prenez soin de vous et n'oubliez pas que c'est en se posant des questions qu'on trouve des réponses.