Jupiter est née un million d’années seulement après le Soleil

Jupiter vue par Juno
Une vue du pôle sud de Jupiter prise par la sonde Juno. Le traitement de Gabriel Fiset, « citizen scientist » (scientifique citoyen) accentue le contraste entre les différents motifs dans la haute atmosphère — Crédit : NASA, JPL-Caltech, SwRI, MSSS, Gabriel Fiset

Non seulement Jupiter est la plus grosse planète du Système solaire, mais aussi la plus âgée. Les astronomes s’en doutaient, mais cette fois, une étude parvient à mieux préciser la période où elle est née.

Jupiter, que tout le monde connait comme la planète la plus grande et la plus massive du Système solaire, fut aussi le premier-né d’une fratrie comptant au total huit planètes connues (peut-être neuf, si l’hypothétique planète X existe…). Les astronomes, à travers leurs modélisations de l’aube du Soleil et de tout ce qui l’entoure, s’en doutaient depuis quelque temps, mais, à présent, une étude publiée dans PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) vient renforcer l’hypothèse que Jupiter a bien été la toute première à s’être formée.

Déterminer l’âge exact de Jupiter n’est pas une tâche simple. En effet, personne ne dispose d’échantillons de la géante, son noyau étant enveloppé d’épaisses couches de gaz qui la rende impénétrable. Il faut donc aux chercheurs trouver d’autres moyens pour connaître sa date de naissance.

Jupiter en 2017. Image traitée prise par la sonde Juno. Le pôle sud de la géante gazeuse est à droite. La variété de ses phénomènes atmosphériques est fascinante — Crédit : NASA, SwRI, MSSS, Gerald Eichstädt, Seán Doran

L’âge de Jupiter trahi par des météorites

Pour inférer l’âge de la planète, l’équipe réunissant des astrophysiciens du Lawrence Livermore National Laboratory et de l’Institut für Planetologie de l’université de Münsterin en Allemagne, ont eu l’idée de regarder des météorites. En particulier celles dites ferreuses, échouées sur Terre. Il s’agit de fragments d’astéroïdes qui se sont probablement formés plus loin du Soleil qu’ils ne le sont aujourd’hui. En étudiant leurs « signatures isotopiques », celle du tungstène et du molybdenum, ils ont ainsi pu établir qu’elles proviennent de deux familles différentes, en somme, de deux réservoirs distincts dans le disque de gaz qui entourait le jeune Soleil.

Qui les aurait séparés ? Jupiter ! Sa formation aurait donc ouvert « un espace dans le disque qui aurait empêché les échanges de matériaux entre les deux réservoirs, explique l’auteur principal de cette étude, Thomas Kruijer. C’est le mécanisme le plus plausible pour cette séparation ».

Illustration du disque de gaz entourant une jeune étoile comparable au Soleil. Notre Système solaire devait y ressembler il y a 4,6 milliards d’années. Les planètes, Jupiter en tête, sont sur le point d’émerger — Crédit : NASA, JPL-Caltech, T. Pyle

Les chercheurs ont trouvé que le noyau de l’aînée des planètes s’est formé environ un million d’années seulement après son étoile-parent, le Soleil. Le fossé qui a divisé la nébuleuse a donc agi comme une frontière difficilement franchissable pour les corps de la partie externe, les empêchant ainsi de migrer vers le Système solaire interne. C’est ce qui pourrait expliquer l’absence de superterres — des planètes rocheuses plus massives que la Terre telle qu’il en a été découvert ailleurs, dans d’autres systèmes, au cours des quinze dernières décennies.

Dans les modèles théoriques antérieurs, la croissance du noyau de Jupiter, supposée de 10 à 20 masses terrestres, avait dû se produire entre un et dix millions d’années, avant que la nébuleuse solaire ne disparaisse totalement. Ces nouveaux travaux qui se veulent plus précis font état d’une croissance de 20 masses terrestres en un million d’années pour atteindre une cinquantaine de masses terrestres, environ trois millions d’années plus tard.

Comme le rappellent les chercheurs, la formation de Jupiter a été déterminante dans la structure de note Système solaire. Il est donc plus que probable que sans elle, nous ne serions pas là. Tout serait différent. C’est pourquoi déterminer son âge, sa vitesse de croissance et bien sûr ce qui a favorisé son développement est si important pour les astronomes.

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