Quatre des système solaireLes planètes terrestres, y compris la Terre et un monde perdu depuis longtemps, ont probablement commencé la vie à la vie le soleil à un rythme fixe, selon une nouvelle étude. Les résultats suggèrent également que ces planètes se sont formées plus tôt qu’auparavant.
Les astronomes s’intéressent de plus en plus à la façon dont les systèmes planétaires changent leur architecture interne sur les échelles de temps cosmiques, motivées par plusieurs découvertes de familles d’exoplanet récentes, comme les Cohorte de sept plans en orbite autour du minuscule étoile trappist-1.
Des recherches antérieures ont révélé qu’un stade précoce de la métamorphose d’une famille planétaire implique des paires, des triplets ou des systèmes entiers se déplaçant dans un rythme rythmique – appelé résonance – autour de leur étoile parent. Les planètes en résonance ont des périodes orbitales qui forment un rapport de nombre entier. Dans le système Trappist-1, par exemple, la planète la plus intérieure, Trappist-1 B, complète huit orbites pour cinq de son voisin le plus proche.
La résonance se produit parmi les planètes nés dans un disque protoplanétaire – Le disque de débris entourant une étoile du nourrisson – qui contient toujours du gaz. Ces planètes labourent le gaz, échangeant leur mouvement de rotation avec lui, ce qui les fait souvent se déplacer vers l’étoile. Beaucoup de ces planètes peuvent s’approcher suffisamment les uns des autres pour que leurs périodes orbitales «résonnent» ou deviennent des multiples de nombre entiers.
Aujourd’hui, les planètes du système solaire ne sont pas en résonance (bien que Vénus et Mars approchez-vous, avec un rapport de la période orbitale de 3,05: 1). Mais en 2005, Les astronomes ont montré Ce Jupiter et Saturne valaient dans un battement de résonance peu de temps après leur naissance. Cette danse s’est arrêtée brusquement il y a 4,4 milliards d’années, cependant, lorsque le disque de gaz protoplanétaire a commencé à s’évaporer, à pousser Saturne, Uranus et Neptune vers l’extérieur dans un événement appelé l’instabilité planétaire géante.
Jusqu’à présent, cependant, personne n’avait examiné si les planètes terrestres étaient jamais en résonance, Chris Ormelprofesseur agrégé à l’Université Tsinghua en Chine et co-auteur de la nouvelle étude, a déclaré à Live Science by Courriel. En effet, « une théorie alternative – que les planètes formées par une série d’impacts géants – étaient considérées comme adéquates » pour expliquer comment elles se comportent actuellement, a-t-il déclaré.
Mais Recherche de 2013 L’analyse des isotopes martiens a suggéré que les planètes terrestres auraient pu se former lorsque le disque protoplanétaire était encore riche en gaz, environ 10 millions d’années après la naissance du système solaire. Cela signifiait que les planètes terrestres étaient peut-être en résonance.
Pour examiner l’hypothèse, les auteurs de la nouvelle étude ont créé des modèles informatiques du système solaire du nourrisson. Chaque modèle comprenait deux planètes géantes – Jupiter et Saturne – ainsi que quatre mondes rocheux: Mars, Theia (Un objet hypothétique de taille de mars dont la collision avec la Terre précoce a formé notre lune), la terre précoce (avant la collision de Theia) et Vénus. Mercure On pense que cela a été créé par des impacts géants, de sorte que les chercheurs l’ont exclu des simulations.
Dans tous les modèles, l’équipe s’est rapprochée de Saturne de Jupiter qu’aujourd’hui et a fait grandir les mondes rocheux en accumulant des cailloux ou des blocs de roche plus grands et de milliards de tons. Dans la plupart des simulations, Vénus, Terre, Theia et Mars ont formé une chaîne de résonance 2: 3: 4: 6 dans un million d’années de temps simulé.
Les chercheurs ont ensuite effectué 13 200 simulations des mouvements potentiels des planètes sur un intervalle de 100 millions d’années, compte tenu des remorqueurs gravitationnels que chaque planète exerçait sur les autres. À la barre des 10 millions d’années, cependant, les chercheurs ont fait avancer Saturne vers l’extérieur « pour simuler l’instabilité de la planète géante », » Shuo Huangun doctorant à l’Université Tsinghua et le premier auteur de l’étude, a déclaré à Live Science par e-mail.
Les chercheurs ont constaté que, sur la base des paramètres sélectionnés, jusqu’à la moitié des simulations recréaient la configuration actuelle des planètes terrestres. Cela comprenait des aspects tels que l’occurrence d’une seule collision Theia-Earth et du rapport orbital de 3,05: 1 de Vénus et Mars – une relique de leur résonance passée.
De plus, les résultats suggèrent que les planètes se sont formées sur le disque protoplanétaire rempli de gaz, dans les 10 premiers millions d’années de la création du système solaire, qui a au moins 20 millions d’années de plus que Les modèles actuels prédisent.
Une planète qui pourrait confirmer l’âge des mondes intérieurs rocheux est Vénus. Parce qu’il (contrairement à la Terre et à Mars) n’a subi aucun impact géant, les auteurs pensent que son manteau reflétera son origine ancienne. Et les futures missions pourraient prélever de tels échantillons de manteau, a déclaré Huang.
Les résultats indiquent également que les planètes géantes externes peuvent déstabiliser énormément leurs compagnons intérieurs. Les auteurs ont déclaré que cela pourrait expliquer pourquoi les systèmes de résonance comme TRAPPIST-1 n’ont pas de planètes extérieures géantes.
La nouvelle étude a été publiée le 18 juillet Le journal astrophysique.
