Depuis Copernic, les scientifiques éloignent lentement la Terre de son «centre de l'univers» prédéterminé. Les scientifiques admettent maintenant que le Soleil est une étoile ordinaire, ni trop chaude, ni trop froide, ni trop brillante, ni trop sombre, située à un endroit aléatoire dans une galaxie spirale ordinaire. Ainsi, lorsque le télescope Kepler a commencé sa chasse aux planètes en 2009, les scientifiques s'attendaient à trouver des systèmes planétaires qui ressembleraient à notre système solaire.
Au lieu de cela, Kepler a découvert les types de planètes manquantes dans notre système solaire. Il s'est avéré qu'il y avait beaucoup plus d'exoplanètes que nous ne le pensions: des "Jupiters chauds" (planètes de la taille de Jupiter) aux "super-terres" (planètes massives et solides qui sont plus grandes que la nôtre). Sur les 1019 planètes confirmées et les 4 178 candidats découverts à ce jour, un seul système ressemble au nôtre: avec des planètes terrestres proches de l'étoile et avec des planètes géantes un peu plus éloignées.
«Nous n'avons aucune idée de la raison pour laquelle notre système solaire est différent, et nous aimerions avoir une réponse», a déclaré le spécialiste des planètes Kevin Walsh du Southwest Research Institute du Colorado au magazine Astrobiology.
Dans une tentative de comparer le Soleil et ses planètes avec les nouveaux systèmes stellaires découverts par Kepler, une paire d'astronomes a suggéré que notre système solaire pouvait contenir jusqu'à quatre planètes en orbite plus près du Soleil que Vénus dans notre jeunesse, et que seul Mercure a survécu après une série de collisions catastrophiques. …
«L'un des problèmes de notre système solaire est que, selon les normes de Kepler, Mercure est trop loin du Soleil», a déclaré la planétologue Katrin Volk de l'Université de la Colombie-Britannique.
Wolf et son collègue Brett Gladman de la même université ont suggéré qu'au début de la vie, la plupart des étoiles sont entourées de "systèmes de planètes intérieures étroitement compactées" (STIP). Au fil du temps, les collisions détruisent bon nombre de ces planètes, les laissant près de 5 à 10% des étoiles observées aujourd'hui.
Mais bien que seuls quelques-uns des systèmes observés contiennent des STIP, Wolf pense qu'ils ont autrefois prévalu - et le Soleil pourrait être l'un de ces systèmes, dont les planètes intérieures d'origine ont été détruites.
«Si le STIP se formait facilement, il pourrait être possible de les trouver autour de toutes les étoiles, après quoi 90% d'entre elles ont été détruites», explique Wolf.
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Walsh n'a pas été impliqué dans cette étude, mais salue le travail de Wolf dans la mise en correspondance du système solaire avec d'autres systèmes planétaires grâce à l'utilisation de modèles pour rechercher des planètes invisibles qui pourraient avoir été dans le passé.
«Nous pouvons dire que nous n'y avons jamais pensé auparavant. Nous avons toujours essayé de faire correspondre les planètes que nous avons vues, mais pas celles que nous n'avons pas vues. Maintenant, nous le voyons autour d'autres étoiles, donc c'est une bonne question."
Wolf et Gladman ont réalisé qu'un petit nombre de STIP pourrait expliquer pourquoi notre système solaire est si différent. Deux scientifiques ont pris 13 systèmes observés par Kepler contenant plus de quatre planètes intérieures et en ont effectué une simulation sur 10 millions d'années. À dix reprises, les planètes mineures ont subi de violentes collisions qui ont changé la structure du système planétaire. Selon les scientifiques, les restes devraient rester stables pendant plus de 10 millions d'années.
L'équipe a ensuite effectué une autre série de simulations sur une longue période pour comprendre comment les systèmes évoluaient à mesure qu'ils devenaient plus stables, et pour comprendre comment les collisions se répartissaient dans le temps. Ils ont constaté que la moitié des systèmes étaient entrés en collision mais ne présentaient aucun signe de catastrophe au préalable. Les systèmes de collision sont restés stables pendant presque toute leur vie avant que les planètes ne commencent à se heurter.
La modélisation a montré qu'après 5 millions d'années, environ 5 à 10% des STIP de l'échantillon n'atteignaient toujours pas la stabilité. Puisque les STIP n'ont été observés que dans 5 à 10% des systèmes planétaires observés par Kepler, cela pourrait signifier qu'ils sont tous nés avec des STIP, mais 90% des STIP ont été détruits au moment des observations de Kepler.
«Si chaque star avait une fois un système STIP, cela signifierait que nous (les créateurs de mode) ne l'avons tout simplement pas fait au moment où les planètes existaient», dit Walsh. - Nous avons toujours essayé de construire des modèles pour obtenir nos quatre planètes solides, ignorant la possibilité que trois à cinq planètes forment encore plus de Terre à l'intérieur de l'orbite de Mercure. Ce serait super!.
Si tout était ainsi, la Terre cesserait d'être une étrange exception aux règles de formation des planètes, comme le montrent des observations aléatoires. Au lieu de cela, il s'intégrerait parfaitement et ne nécessiterait pas d'explication particulière pour son existence. Si le système solaire - et la terre, par conséquent, est rare, cela pourrait affecter la prévalence de la vie dans l'univers; mais s'il suit les processus habituels de formation des systèmes planétaires, alors il n'y aura rien d'aussi inhabituel.
Le mercure est depuis longtemps un problème pour les scientifiques planétaires. En plus d'être plus éloigné du Soleil que la plupart des planètes vues par Kepler, Mercure est densément rempli d'éléments lourds. Une hypothèse concernant sa composition étrange comprend une collision qui a balayé une croûte légère de la planète et laissé une couche dense de fer.
Dans le même temps, les modèles du système solaire ont renvoyé trop de matière pour expliquer Mercure seul. Pour former une planète en orbite autour de Mercure, les simulations nécessitent un espace inhabituel - une frontière artificielle - dans la poussière entourant le jeune Soleil qui s'étendrait presque à mi-chemin de l'orbite actuelle de la Terre. Si l'écart s'étendait jusqu'à l'étoile, comme le pensent la plupart des scientifiques, ce disque doit avoir contenu trop de matière.
Si la plupart des systèmes planétaires contenaient des STIP lors de leur formation, le jeune système solaire pourrait en avoir eu un aussi. Selon Wolf, un tel scénario éliminerait le besoin d'un espace artificiel avec le disque interne et expliquerait une planète riche en fer. Les collisions permettraient également la composition dense de Mercure.
Pour tester cette possibilité, Wolf et Gladman ont effectué des simulations qui ont ajouté quatre planètes avec des masses de la Lune et des orbites à moins de la moitié de la distance de la Terre au Soleil. Ces planètes n'auraient pas affecté la formation de Vénus, de la Terre et de Mars pendant 500 millions d'années, malgré les collisions qui ont eu lieu entre leurs solides voisins. Kepler est arrivé à ce scénario lors des premières simulations.
«Il n'est pas rare d'avoir quelques planètes instables et les autres ne ressentent rien», dit Wolf.
Alors que les petites planètes intérieures se heurtaient, elles rencontrèrent l'un des deux destins. Dans certains cas, la masse des planètes en collision a été projetée, mais ensuite consolidée en plusieurs corps. Dans d'autres scénarios plus destructeurs, il restait moins de 10% de la masse d'origine et le reste explosait en petits morceaux, tournant vers une étoile ou d'autres planètes. La différence dépend souvent de la vitesse à laquelle les planètes se déplacent, se heurtent les unes aux autres; comme dans le cas d'une collision automobile, la vitesse élevée entraîne une grande destruction.
Bien que les autres observations de Kepler sur les systèmes STIP aient montré que trois grands corps ou plus étaient consolidés en une ou deux planètes à courte période, notre système solaire s'est apparemment détruit jusqu'à la fin. Il ne nous reste plus qu'un survivant.
