La Vie et la Mort de notre Système Solaire
La Vie et la Mort de notre Système Solaire : la Genèse de la Poussière d’étoile. Comment tout cela a-t-il commencé ?
Au fur et à mesure que l’humanité s’est déplacée dans l’espace, nous en avons appris encore plus sur le cycle de vie du système solaire.
D’un nuage de gaz qui s’effondre en une toute nouvelle étoile à un disque d’accrétion avec des planètes aspirant des débris pour évaluer combien de gaz le Soleil est resté dans le réservoir et déterminer qu’il nous reste environ 4,5 milliards d’années dans cette chose.
Après cela, le Soleil commencera sans aucun doute à épuiser son carburant, et notre système solaire entrera dans sa vaste diminution mortelle et sa mort ultime.
Nous faisons référence à une échelle de temps cosmologique qui, pour nous, est incroyablement longue en termes précis, donc aucun de nous ne sera là pour voir l’une de ces séquelles se produire.
Que se passerait-il si nous pouvions prendre une vue à vol d’oiseau galactique infinie de notre minuscule parcelle de la galaxie du début à la fin ? À quoi ressemblerait ce cycle de vie ? Apprenons !
Naissance du soleil
Ainsi, il ne peut y avoir de système solaire sans au moins une étoile au centre, et le nôtre a débuté il y a environ 4,6 milliards d’années sous la forme d’un nuage extrêmement massif et densément rempli de poussière et d’hydrogène gazeux appelé nuage moléculaire.
Un nuage moléculaire peut contenir les restes d’une étoile beaucoup plus ancienne qui a consommé son gaz et a soufflé des métaux lourds, des gaz et diverses autres unités élémentaires d’un système solaire dans une supernova fantastique ou comme un plus petit rejet de matière.
C’est peut-être une autre supernova à proximité qui a provoqué l’effondrement de ce nuage sur lui-même après le passage d’une onde de choc ou le nuage s’est peut-être effondré sous son propre poids – cependant, dans les deux cas, le produit aplati s’est transformé en une nébuleuse solaire tourbillonnante.
La Vie et la Mort de notre Système Solaire: la gravité
La gravité a attiré un nombre croissant de matériaux jusqu’au centre de la nébuleuse, où le gaz s’est condensé sous une pression énorme. Ce fut le premier point crucial du cycle de vie du système solaire où les circonstances auraient pu aller de travers.
Sans une masse suffisante pour produire la pression intérieure massive nécessaire pour bloquer les noyaux de 2 atomes d’hydrogène les uns avec les autres pour fabriquer de l’hélium – une procédure appelée fusion nucléaire – les points auraient pu se terminer de manière très différente.
Lorsque la masse est insuffisante pour provoquer la fusion nucléaire, vous vous retrouvez avec un corps appelé naine brune ou étoile ratée. C’est quelque chose qui ressemble à un très Jupiter, un gigantesque titan gazeux flottant librement dans l’espace sans étoile hôte et des réactions nucléaires internes inadéquates pour créer de l’énergie, de la lumière, de la chaleur et toutes les autres grandes choses que nous associons aux étoiles.
Heureusement, notre Soleil disposait de suffisamment de produits pour s’assurer que sa fusion intérieure avait lieu, et aussi, il continuerait certainement à accumuler environ 99% de la matière pouvant être obtenue dans la nébuleuse moléculaire.
Disque d’accrétion et formation planétaire dans le système solaire interne
Selon la théorie de l’accrétion du disque, presque immédiatement, ce qui restait a commencé à créer un disque de matière autour du Soleil, s’étendant jusqu’à la ceinture de Kuiper.
Tout au long de ce disque, les matériaux se sont frottés les uns contre les autres et à un moment donné, ont commencé à s’accumuler dans des corps plus gros de quelques kilomètres de larges connus sous le nom de planétésimaux au cours des 100 premiers millions d’années suivant la naissance du Soleil.
Plus près du Soleil, il faisait suffisamment chaud pour que certains éléments et composés dits volatils, comme l’eau, la glace et l’ammoniac, ne pouvaient exister sous forme liquide, encore moins solide et continuaient donc à être à l’état gazeux lors de l’accrétion. Disque.
Dans le même temps, le Soleil avait commencé à générer un flux constant de particules à partir de son four nucléaire et à les souffler de toutes les manières, ce que nous appelons les vents solaires.
Ceux-ci, par la suite, ont poussé les volatiles plus légers et aériformes vers la partie extérieure du disque. Ne laissant que les matériaux les plus denses et les plus rocheux, comme les métaux et les silicates, dans la partie interne du système solaire (bien qu’une petite partie des éléments les plus légers s’accroissent aux planétésimaux en expansion).
La Vie et la Mort de notre Système Solaire: le disque intérieur
Au fur et à mesure que ces planétésimaux de plus petite taille dans le disque intérieur ont accumulé beaucoup plus de matière et ont également grandi pour devenir des centaines de kilomètres de large, ils sont devenus suffisamment grands pour que leur attraction gravitationnelle répartisse leur masse sous une forme beaucoup plus sphérique.
Ils ont également commencé à interférer avec l’activité de divers autres planétésimaux à proximité, ce qui a provoqué une augmentation des accidents. Au fil du temps, certains de ces planétésimaux sont devenus suffisamment gros pour être transformés en protoplanètes.
Étant plus grandes que les matériaux environnants, ces protoplanètes exerçaient une attraction gravitationnelle beaucoup plus grande et elles en sont rapidement venues à contrôler tout autre produit sur leur trajectoire orbitale. Cela a permis à ces protoplanètes d’accréter rapidement des planétésimaux de plus petite taille, ce qui a entraîné leur gonflement en dimension sur une brève période.
Bientôt, la force de leur gravité a commencé à distinguer les couches des planètes alors que des éléments plus lourds comme le fer et le nickel étaient aspirés plus profondément à l’intérieur. En comparaison, des éléments plus légers comme l’oxygène, le silicium et le magnésium ont créé une couche appelée manteau. Le bord très externe des protoplanètes est devenu une croûte rocheuse fixe qui grouillait d’activité volcanique.
La Terre et la Theia
Dans au moins une situation, celle de la Terre et de Theia, il est théorisé que ces protoplanètes ont commencé à se tirer l’une sur l’autre et à perturber leurs orbites : environ 4,5 milliards d’années plus tôt, lorsque la Terre n’était encore que des badlands rocheuses en fusion contrôlée par des volcans, elle On suppose qu’une protoplanète, Theia, entre la taille de Mars et de la Terre a heurté la Terre, libérant une grande quantité de produit à la fois de son manteau et de celui de la Terre, l’envoyant tout en orbite autour de la Terre.
Certains astrophysiciens pensent que Theia a frappé la Terre sous un angle abrupt et non d’un coup, plongeant son propre noyau de fer dans celui de la Terre, où les deux se sont combinés pour devenir un noyau de fer solitaire. Selon cette théorie, les manteaux majoritairement silicatés des deux protoplanètes se sont également mélangés et se sont transformés en un seul.
Les éjecta de silicate primaire de la collision
Pendant ce temps, les éjecta de silicate primaire de la collision ont formé un disque de matière autour de la Terre et, tout comme le disque d’accrétion protoplanétaire du Soleil, le produit dans le disque a commencé à fusionner en morceaux de plus en plus gros qui composeraient à un moment donné la Lune.
On pense que Vénus a peut-être également subi des accidents similaires. Cependant, en tant que l’une des deux planètes de notre système solaire à ne pas avoir de lune propre, il y a encore beaucoup de débats à ce sujet, étant donné qu’on pense qu’un tel crash produirait certainement une lune comparable à la nôtre.
Le modèle d’accrétion de disque présente certains problèmes, que d’autres modèles, tels que le modèle d’instabilité de disque et le modèle d’accrétion de galets, s’efforcent de résoudre. Cependant, l’accumulation de disques continue d’être, au moins entre-temps, le modèle dominant.
Formation planétaire dans le système solaire externe
D’un autre côté, dans le système solaire externe, chacun de ces volatiles qui se soufflés hors du système solaire interne par les vents solaires passaient ce qu’on appelle la “ligne de gel”, une frontière fictive assez éloignée du Soleil que ces volatiles peuvent se condenser en liquide et en glace.
Ce morceau de matière glacée se combine avec d’autres morceaux de matière glacée pour former des corps plus gros de la taille des astéroïdes, mais plus petits que les planétésimaux. Il existe des théories concernant ces corps glacés qui deviennent suffisamment énormes pour former le noyau de géantes gazeuses comme Jupiter. Cependant, il est très probable que le noyau des géantes gazeuses soit construit à partir d’une soupe floue de produits de fer et de silicate se mélangeant dans un océan d’hydrogène et d’hélium liquide.
On comprend que dès que le système solaire a commencé à s’intégrer, la planète initiale sortie de l’éviction était Jupiter. En tant que plus grande planète du système solaire, elle est principalement constituée du même matériau que le Soleil, aspirant les gaz préhistoriques à ses débuts alors que le Soleil commençait à s’enflammer en une étoile.
La masse du Jupiter
Jupiter a environ deux fois la masse de toutes les autres planètes du système solaire combinées et est assez grande pour développer un barycentre entre elle et le Soleil, c’est-à-dire un centre de gravité autour duquel les deux corps orbitent ou un centre de masse.
Si les choses avaient tourné un peu différemment et que Jupiter avait eu une masse suffisante pour déclencher la fusion nucléaire de son hydrogène, il aurait pu devenir une étoile à part entière et le nôtre aurait été un système solaire à étoiles binaires plutôt qu’un système solaire. Une étoile unique.
Cela ne s’est pas produit, cependant et l’hydrogène de Jupiter ne peut se condenser qu’à l’état liquide au plus profond de l’intérieur de Jupiter. L’hydrogène liquéfié autour du noyau de Jupiter serait le plus grand “océan” du système solaire.
L’hydrogène de Jupiter
La pression qui maintient l’hydrogène de Jupiter sous forme liquide pourrait en outre éliminer des électrons de ses atomes d’hydrogène, une ressource potentielle de l’énorme champ magnétique de Jupiter.
Cependant, à mesure que la masse augmente, l’impact de la gravité augmente également ; ainsi, comme Jupiter a absorbé du gaz et de la matière du disque d’accrétion protoplanétaire, il y a lieu de penser que son orbite aurait pu être mieux dessinée vers le Soleil.
Si cela avait eu lieu pendant suffisamment de temps, Jupiter aurait pu entrer dans le système solaire interne et devenir un supposé Jupiter chaud. Généralement, Jupiter ne s’est pas retrouvé avec ce destin en raison du traitement de Saturne; qui s’est formé près de Jupiter juste à temps pour exercer une traction limitante sur lui, l’empêcher de se déplacer vers l’intérieur et de ravager toute formation protoplanétaire qui commençait à avoir lieu dans la partie interne du système solaire.
Le système solaire interne
Cet effet restrictif a forcé Jupiter à s’installer essentiellement dans son orbite actuelle et a laissé le système solaire interne à ses propres outils. Néanmoins, l’attraction gravitationnelle de Jupiter est toujours énorme et des dizaines de lunes validées gravitent autour d’elle. Alors que certains d’entre eux pourraient être le travail d’accrétion, nombreux sont le résultat de la capture gravitationnelle.
On sait très peu de choses sur le développement des trois dernières planètes du système solaire, Saturne, Uranus et Neptune; mais nous pouvons affirmer de nombreux points à leur sujet.
En ce qui concerne l’une des caractéristiques les plus importantes de notre système solaire, les anneaux de Saturne sont en grande partie les restes de corps glacés déchirés par les forces de marée de la planète.
On pense que ce sont les restes de propagation de comètes qui s’également rapprochées de la gravité de Saturne et se déchiquetées. Par conséquent, les restes de lunes détruites capturés par l’attraction gravitationnelle de Saturne et divers autres produits et saletés ont se soufflés hors du système solaire interne que Jupiter n’a pas saisis.
La fabrication du Saturne
Saturne est significativement fabriqué à partir du même produit que Jupiter – hydrogène et hélium. De plus, une évaluation récente de son système d’anneaux a révélé une ondulation dans son soi-disant anneau en D que les scientifiques ont pu utiliser comme une forme de sismographe pour la planète dans son intégralité, révélant un noyau fait d’hydrogène liquide et d’hélium, et comprenant des morceaux de matière solide comme le fer ainsi que des silicates.
Il est donc très probable que les autres géantes gazeuses aient une composition interne quelque peu comparable.
Bien qu’elles ne soient pas aussi spectaculaires, toutes les géantes gazeuses ont des anneaux; bien que ceux de Jupiter, Uranus, ainsi que Neptune, soient également décolorés à voir.
La ceinture de Kuiper est au-delà de Neptune, les derniers vestiges du disque d’accrétion qui a formé le système solaire. Constituée de corps aussi gros que la planète naine Pluton, la ceinture de Kuiper est pratiquement une répétition au ralenti du tout premier développement des planètes terrestres à l’intérieur du système solaire.
Lorsque New Horizons a dépassé l’objet de la ceinture de Kuiper Arrokoth le jour du Nouvel An 2019; il a renvoyé des photos de quelques énormes corps semi-sphériques qui s’étaient fusionnés avec le temps, probablement après un crash à un moment donné dans un passé pas si lointain.
Cela a fourni la preuve de nos théories concernant la formation précoce des planètes terrestres. Mais il reste encore des études à faire avant de pouvoir le dire définitivement.
Récapitulatif d’aujourd’hui
Cela nous amène à peu près à nos jours, où tout tourne comme il le faut et où la vie s’épanouit sur au moins une planète. Il pourrait également y avoir une possibilité de vie sur quelques lunes en orbite autour de Jupiter et de Saturne. Mais il faudra beaucoup de temps avant que nous ne soyons en mesure de vérifier ou d’exclure cela.
Le Soleil est bien entré dans son stade d’évolution de la série principale, où il se poursuivra pendant quelques milliards d’années à venir. En règle générale, les huit planètes de notre système solaire se sont débarrassées des gouttières proverbiales de leurs orbites; il ne reste donc rien d’autre qu’une ceinture d’astéroïdes raisonnablement minuscule entre Mars et Jupiter.
Dans les parties les plus éloignées de la ceinture de Kuiper, où des matériaux comme Arrokoth (anciennement surnommé “Ultima Thule”) continuent de ralentir la procédure de formation planétésimale; Pluton et d’autres planètes naines comme Eris, Haumea et Makemake poursuivent leur règne sur les régions les plus reculées. Tronçon du système solaire connu.
De plus, quelque part là-bas dans les régions transneptuniennes du système solaire, la mystique planète neuf; environ dix fois la masse de la Terre comprimée à environ quatre fois sa dimension, pourrait rôder, perturbant les trajectoires des objets de la ceinture de Kuiper et rendant son l’existence ressentie. Cependant, il n’a jamais été vu et sa présence est encore âprement débattue.
C’est plus ou moins où nous en sommes. Cependant, ce n’est que le début de ce que nous prévoyons de se produire dans les 5 à 8 milliards d’années à venir et plus.
Publié à l’origine dans Interestingengineering.com. Lire l’article d’origine.
