Jupiter s’est formé en un clin d’œil géologique. Son noyau rocheux s’est formé moins d’un million d’années après le début de notre système solaire, ont rapporté les scientifiques lundi dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences. En 2 ou 3 millions d’années, ce noyau a atteint une masse 50 fois supérieure à celle de la Terre.
Les scientifiques ont déjà construit des modèles informatiques de la naissance de Jupiter. Mais cette étude “est la première fois que nous pouvons dire quelque chose sur Jupiter à partir de mesures effectuées en laboratoire”, a déclaré le co-auteur de l’étude, Thomas Kruijer, chercheur au Lawrence Livermore National Laboratory en Californie.
Pour étudier la création de la planète, les experts ont prélevé des échantillons de matériaux extraterrestres qui atterrissent sur la Terre – d’anciennes météorites.
Notre système solaire a commencé comme un disque de poussière et de gaz il y a 4,6 milliards d’années. Parmi les planètes, les géantes gazeuses sont arrivées en premier, suivies par des mondes terrestres faits de roche et de métal comme la Terre. Jupiter est la plus grande de ces planètes.
Bien qu’elle soit essentiellement gazeuse, sa masse est plus de 300 fois supérieure à celle de la Terre. Pour cette raison, les astronomes pensent que la planète était la plus ancienne et qu’elle était capable d’extraire plus de matière du disque avant l’apparition de ses petites sœurs.
La nouvelle étude soutient l’idée d’un premier-né Jupiter. Lorsque Jupiter s’est formé, la planète en croissance a balayé une grande quantité de gaz et de poussière en tournant autour du soleil.
De plus, elle a agi comme une barrière pour protéger le système solaire interne des météorites. Lorsque le système solaire était âgé d’environ 1 million d’années, la gravité de Jupiter était suffisamment forte pour empêcher les roches de passer au-delà de son orbite, comme un videur de club qui oblige les retardataires à attendre sur le trottoir.
“À environ 1 million d’années, Jupiter est devenu assez gros pour couper le système solaire interne du système solaire externe”, a déclaré Brandon Johnson de l’université Brown, un scientifique planétaire qui n’a pas participé aux nouvelles recherches.
Puis, lorsque le système solaire était âgé d’environ 4 millions d’années, Jupiter a atteint environ 50 masses terrestres et s’est dirigé vers le soleil. Cela a abaissé la corde de velours du videur, permettant aux astéroïdes extérieurs de se mélanger aux roches intérieures.
Aujourd’hui, ils sont mélangés ensemble dans une seule ceinture, qui existe entre Jupiter et Mars. Les roches de ce mélange atterrissent sur Terre, où des scientifiques tels que Kruijer peuvent les étudier.
La nouvelle étude apporte des preuves supplémentaires à l’idée que Jupiter a temporairement divisé la population de météorites du système solaire en deux : celles entre Jupiter et le Soleil, et celles au-delà de Jupiter.
Si une paire de roches de l’espace intérieur et extérieur atterrissait dans votre jardin et que vous les ramassiez après qu’elles aient refroidi et que la poussière soit retombée, vous ne seriez pas capable de voir la différence.
Mais Kruijer et ses collègues peuvent mesurer des signatures chimiques spécifiques dans les météorites, qui révèlent non seulement l’âge des roches, mais aussi à quel groupe elles ont appartenu.
Ce n’est que récemment que les progrès technologiques ont permis aux scientifiques de mesurer les différences entre les deux, a déclaré Kruijer.
Les groupes de météorites se sont séparés environ 1 million d’années après la formation du système solaire, et sont restés séparés jusqu’à environ 4 millions d’années après la formation, selon la nouvelle analyse. Fait crucial, les deux populations ont existé simultanément pendant quelques millions d’années.
“Il ne peut s’agir d’un changement temporel. Il doit s’agir d’une séparation spatiale”, a déclaré Kruijer.
Quelque chose a dû les séparer. Le coupable le plus probable, selon les auteurs de l’étude, est un jeune Jupiter. “Il est difficile de penser à une autre possibilité”, a-t-il déclaré.
“C’est un travail intéressant et présente un résultat intéressant, qui se conforme bien à notre compréhension existante”, a déclaré Konstantin Batygin, un astrophysicien planétaire à l’Institut de technologie de Californie qui n’a pas été impliqué dans la recherche. “Il se peut très bien que ce soit ce qui s’était passé”
Les scientifiques planétaires sont comme des détectives, a déclaré Batygin, ils scrutent une scène à la recherche d’indices sur ce qui s’est passé.
“Dans une scène de crime, ce sont les petites éclaboussures de sang sur le plafond, a-t-il dit, qui vous en diront plus que les membres démembrés.”
Dans cette analogie, les planètes sont les membres démembrés et les météorites les éclaboussures sanglantes. Mais, comme pour la chasse aux indices de meurtre, a-t-il ajouté, “il y a toujours une place pour le doute dans ce genre de problèmes.”
Il se pourrait que la structure du disque primitif ait maintenu les groupes de météorites isolés, a déclaré Kevin Walsh, astronome au Southwest Research Institute dans le Colorado, qui n’a pas participé à ces travaux.
“Le point clé que les auteurs soulèvent est que Jupiter doit se former pour garder ces réservoirs d’astéroïdes séparés pendant qu’ils se forment”, a-t-il déclaré dans un courriel.
“Il est possible que nous ayons une compréhension naïve de la façon dont les blocs de construction des astéroïdes pourraient se déplacer dans un système solaire précoce, et qu’une planète de masse Jupiter ne soit pas nécessaire.”
Mais un tel Jupiter précoce coïncide avec d’autres idées sur le système solaire primitif.
L’un de ces concepts, appelé l’hypothèse du grand écart, présente Jupiter comme un vagabond. Selon cette hypothèse, proposée pour la première fois par Walsh et d’autres scientifiques en 2011, Jupiter a commencé à se diriger vers le centre du système solaire.
Jusqu’à ce que Saturne se forme et tire Jupiter vers l’arrière. Ce mouvement pendulaire de boule de feu pourrait être responsable, entre autres, du mélange des groupes de météorites en une seule ceinture.
Et il est probable que ce Jupiter jeune et massif est responsable d’une petite Terre avec une atmosphère mince. “Nous occupons un monde quelque peu étrange, galactiquement parlant”, a déclaré Batygin.
La Terre, qui s’est formée environ 100 millions d’années après la nébuleuse solaire, n’avait pas la gravité nécessaire pour une épaisse “méchante atmosphère d’hydrogène-hélium” que l’on trouve sur d’autres mondes.
Remercions Jupiter d’avoir aspiré la majeure partie de cette matière.
Les chasseurs d’exoplanètes qui étudient d’autres systèmes stellaires ont trouvé plusieurs super-Terre, des planètes plus grandes que la Terre mais plus petites que les géantes gazeuses comme Neptune. Peu d’exoplanètes sont aussi petites que deux Terres et existent dans la zone habitable de leur étoile.
Kruijer a émis l’hypothèse que le jeune Jupiter est la raison pour laquelle notre système solaire n’a pas de super-terres à proximité de notre étoile.
Dans cette optique, Jupiter est un pilier du système solaire. “Même dans son enfance, Jupiter a vraiment contrôlé la dynamique et l’évolution du système solaire”, a déclaré Johnson.
“C’est la plus grande chose qui existe. Même à un million d’années, il change l’aspect de notre système solaire.”