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Si la Terre n’est pas plus grosse, c’est à cause des disques du Soleil

Une équipe de chercheurs a resimulé la formation du système solaire à l’aide de superordinateurs et de l’étude des disques d’accrétion de jeunes soleils, comme HD 163296. Ils tentent d’expliquer comment et pourquoi notre Terre n’est pas devenue une super-Terre et pourquoi notre système solaire est devenu ce qu’il est aujourd’hui.

Vue de la Terre vue par l'équipage d'Apollo 17 se dirigeant vers la lune
Vue de la Terre par l’équipage d’Apollo 17 se dirigeant vers la Lune © Unsplash

Une équipe internationale de chercheurs de l’Université Rice, de Bordeaux, de Boulder au Colorado et de l’Institut Max Planck en Allemagne, a exécuté des centaines de simulations de superordinateurs pour recréer la formation du système solaire. Ils ont découvert que notre planète ne se serait pas transformée en une super-Terre grâce, peut-être, aux trois disques d’accrétion qui entouraient notre Soleil, lorsqu’il était plus jeune.

Mieux encore, ces trois disques pourraient expliquer la création et la composition de la ceinture d’astéroïdes située entre Mars et Jupiter, la formation de la ceinture de Kuiper, au-delà de Neptune, mais aussi les orbites presque circulaires de plusieurs planètes, leur composition et leurs différentes tailles. Leur recherche a été publiée dans le journal Nature Astronomy.

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Tout partait de cette question : « Si les super-Terres sont super-communes, pourquoi n’en avons-nous pas dans le système solaire ? »

Tout comme la matière qui orbite autour de Saturne est aplatie par les forces centrifuges en un disque serré et net, la même chose se serait produite avec le Soleil, dans les premiers jours du système solaire. Selon l’équipe de chercheurs, la composition même de ces disques d’accrétion expliqueraient pourquoi notre Terre est devenue ce qu’elle est aujourd’hui, et pas une super-Terre.

Selon l’équipe de chercheurs, si le disque d’accrétion du Soleil avait été uniforme, ou « lisse » dans sa composition, notre système solaire aurait une composition bien différente de celle que nous connaissons aujourd’hui. « Dans un disque lisse, toutes les particules solides  — grains de poussière ou rochers — sont attirées très rapidement vers l’intérieur et se retrouvent ensuite perdues dans l’étoile » indique l’une des auteures de l’étude.

Leur modèle suppose que trois bandes de haute pression sont apparues dans le disque de gaz et de poussière de notre jeune Soleil, modulant ainsi les planètes de notre système. De telles « bosses de pression », comme l’équipe les nomme, ont été repérées et étudiées dans des disques stellaires annelés autour d’étoiles lointaines, grâce à l’ALMA (le télescope le plus puissant pour observer l’Univers froid).

Image 1 : Si la Terre n'est pas plus grosse, c'est à cause des disques du Soleil
Les disques d’accrétion du jeune soleil HD163296 (fausses couleurs) © Andrea Isella, Rice University

L’étude explique ensuite comment ces bosses (et les disques d’accrétion) pourraient bien expliquer l’architecture du système solaire. Leurs simulations expliquent qu’au sein de ces « bosses de pression », le gaz est plus dense et les particules de gaz se déplacent plus rapidement, ce qui aide à ralentir la dérive de matériaux solides plus lourds, comme la poussière et la roche, lui permettant de commencer à s’accumuler dans les planètes.

Que se serait-il passé si notre Terre était devenue une super-Terre ?

Selon la définition qu’en fait Wikipédia, une super-Terre est « une exoplanète ayant une masse comprise entre celle de la Terre et celle d’une planète géante, avec une limite supérieure de dix fois la masse de la Terre, la limite inférieure variant entre un et cinq fois la masse de la Terre ». Autrement dit, les super-Terres sont des mondes terrestres rocheux qui orbitent autour d’autres étoiles et qui sont sensiblement plus grands que notre propre Terre. Elles représentent environ 30 % des exoplanètes rocheuses que nous avons découvertes jusqu’à présent.

Si la Terre était une super-Terre disons dix fois plus grande (en supposant qu’elle ait la même densité), la gravité terrestre serait également dix fois plus grande. Ce serait comme presser toute la masse d’un taureau adulte dans le corps humain : si vous pesez actuellement 100 kg sur Terre, vous pèseriez 1 000 kg sur cette super-Terre. Cela va sans dire mais, vos muscles et votre squelette devraient être bien plus solides pour supporter ce poids supplémentaire.

Cela aurait radicalement changé la façon dont la vie s’est développée sur Terre et elle ne serait probablement même jamais apparue, car le champ magnétique terrestre, qui nous protège du Soleil, ne se serait peut-être pas créé à cause de cette trop forte gravité. Les rayonnements par UV auraient potentiellement exterminé la plupart de la vie sur la planète et les vents solaires auraient dépouillé une grande partie de notre atmosphère, ce que nous soupçonnons d’être arrivé à la planète Mars.

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Source : Rice University