Météorites

Quel âge a Jupiter ?

2025

Cela peut sembler une question facile à répondre : c'est le même âge que le système solaire, 4,56 milliards d'années.

Mais ce n'est pas vraiment le cas. Le système solaire n'est pas né instantanément ; il a fallu un certain temps pour se former. La durée n'est pas claire, et cela dépend de ce que vous utilisez pour démarrer l'horloge. Est-ce quand le nuage de gaz et de poussière à partir duquel le Soleil et les planètes se sont formés a commencé à s'effondrer ? Ou quand le soleil s'est allumé, fusion de l'hydrogène dans son noyau , devenir une star à part entière ?

Un bon point de départ est lorsque la matière solide a commencé à se condenser hors du disque de matière tourbillonnant autour du proto-Soleil, formant de minuscules grains de minéraux. Cela a été daté à 4,568 milliards d'années et est un assez bon endroit pour commencer l'horloge.

Après cette période, les matériaux ont commencé à se coller davantage, sont devenus de plus en plus gros et ont finalement formé les planètes. Mais les détails comptent !

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Conception d'artiste d'un disque protoplanétaire. Comme la nôtre quand elle était jeune, une grosse planète en train de se former creuse une large brèche dans le disque. Crédit: Karen L. Teramura, UH IfA

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Une idée est que Jupiter est née de protoplanètes plus petites, des objets de plus de 1000 kilomètres à travers lesquels ils ont eux-mêmes grandi à partir de roches et de cailloux beaucoup plus petits. Les estimations du temps que cela a pris varient, allant de 1 à 10 millions d'années à partir du temps zéro. Mais c'est une large gamme ! Parce que Jupiter est si massif, il affecte tout ce qui l'entoure, donc savoir combien de temps il pris pour atteindre sa taille énorme est important pour comprendre ce que autre se passait dans le système solaire à l'époque.

Un nouvel article vient de paraître prétendant que Jupiter a grandi très rapidement, plus proche de la barre du million d'années. Et cela vient de ce qui semble être une source étrange : les météorites.

Les météorites proviennent principalement des astéroïdes, qui eux-mêmes ont tendance à orbiter autour du Soleil entre Mars et Jupiter. Les astéroïdes sont des restes de décombres du système solaire primitif, un matériau qui n'est jamais devenu une planète. Nous avons de nombreuses preuves qu'il y avait des astéroïdes qui sont devenus assez gros et ont ensuite été détruits, vraisemblablement brisés par des impacts gigantesques d'autres astéroïdes. Lorsque les astéroïdes se heurtent, ils créent des débris qui orbitent également autour du Soleil. Parfois leurs orbites croisent celle de la Terre et elles tombent à la surface de notre planète, où nous pouvons les ramasser et les étudier : des météorites.

Les météorites elles-mêmes se présentent sous de nombreuses saveurs différentes. Certains sont plus rocheux, certains ont une teneur élevée en carbone, certains sont métalliques. Cela reflète leur passé : où dans le disque du système solaire ils se sont formés (par exemple, plus près du Soleil que l'orbite de Jupiter, ou plus loin), s'ils faisaient autrefois partie d'un corps plus grand qui a été perturbé, s'ils ont eux-mêmes été touchés au fil du temps , etc.

Dans le nouveau travail, les scientifiques planétaires ont examiné la présence de tungstène et de molybdène dans les météorites. Ils ont choisi ces métaux parce qu'ils sont denses. Au début du système solaire, lorsqu'un objet devenait assez gros pour avoir une gravité appréciable (peut-être environ 1 000 km), des objets lourds comme le fer, le tungstène et le molybdène s'enfonçaient dans le noyau. Si nous trouvons une météorite avec beaucoup d'éléments lourds, elle provient probablement d'un corps plus gros qui s'est brisé ; cela se serait produit à peu près au moment où les planètes géantes se sont formées, car leur gravité a agité les choses et aurait été la cause de planétésimaux brisés.

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Ils n'ont pas seulement cherché du tungstène et du molybdène, cependant; ils regardaient différemment isotopes . Ce sont des atomes qui ont le même nombre de protons dans leur noyau mais un nombre différent de neutrons. Ils l'ont fait parce que différents isotopes se forment à partir de différents processus radioactifs, et ceux-ci prennent des durées différentes. En mesurant les quantités relatives d'isotopes dans un échantillon, ils peuvent avoir une bonne idée de son âge et aussi où dans le disque protoplanétaire il s'est formé .

Ce qu'ils ont découvert, c'est que les rapports isotopiques divisent les météorites en deux groupes distincts qui coexistaient dans le temps mais étaient séparés dans l'espace. commençant environ 1 million d'années après que les planètes ont commencé à se former . De plus, ces deux groupes peuvent être séparés en deux groupes plus proches du Soleil que Jupiter et plus éloignés.

Quelque chose a dû séparer le matériau qui les a formés, et le coupable le plus probable est Jupiter lui-même ; sa gravité a littéralement divisé le disque en deux, creusant un espace dans celui-ci. Les météorites qui se sont formées plus loin étaient distinctes de celles plus proches. Cela signifie que Jupiter devait déjà être suffisamment massive pour affecter son environnement à peine 1 million d'années après le début de la formation planétaire.

Ils concluent que le noyau de Jupiter s'est développé rapidement et était déjà près de 20 fois la masse de la Terre après un million d'années. Il a ensuite augmenté plus lentement pour atteindre environ 50 fois la masse de la Terre après environ 4 millions d'années. Finalement, il a consommé suffisamment de gaz autour de lui pour atteindre sa masse monstrueuse actuelle de plus de 300 Terres.

Alors, affaire classée, non ? Et bien non. Il y a une autre idée que Jupiter n'a pas grandi de bas en haut, par l'accrétion de corps plus petits en plus gros. Au lieu de cela, il peut s'être formé de haut en bas, se condensant directement à partir du disque, en raison d'une instabilité gravitationnelle qui a essentiellement fait s'effondrer rapidement une grande partie du disque. Si c'était le cas, Jupiter n'aurait pas du tout de noyau !

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Pouvoir savoir si Jupiter a même un noyau ou non aiderait à distinguer les deux hypothèses. C'est l'une des principales raisons pour lesquelles la merveilleuse sonde Juno a été envoyée à Jupiter, en fait. Les données arrivent toujours, mais les résultats préliminaires sont que Jupiter a un noyau. En quelque sorte. Étonnamment, le noyau semble détrempé , et plus gros que prévu. Ces résultats se situent entre les deux hypothèses, et n'excluent ni l'une ni l'autre ! Donc on ne sait toujours pas. Espérons que davantage de données de la sonde alors qu'elle continue d'orbiter autour de la planète géante aideront à déterminer ce qui est quoi.

Donc, bien que cette nouvelle étude soit très intéressante et très intelligente, je dirais que ce n'est pas une arme fumante.

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Tout cet effort scientifique pour essayer de comprendre ce qui s'est passé au début du système solaire m'intéresse. Bien sûr la science est intéressante, mais les tentatives pour la comprendre sont elles-mêmes vraiment intéressantes ! Les scientifiques y travaillent depuis des années, mais nous commençons tout juste à pouvoir appliquer des modèles informatiques sophistiqués de la physique pour voir comment les objets se comportaient à l'époque. Ce n'est donc pas une idée flambant neuve, et ce n'est pas non plus complètement établi. Cela signifie que les données arrivent généralement petit à petit, beaucoup d'idées sont lancées, des simulations informatiques sont exécutées, certaines choses sont exclues, d'autres sont toujours en cours. À cause de tout cela, je vois des articles aller et venir avec des hypothèses qui se contredisent, parce que personne n'a cette preuve définitive.

Attention, ce n'est pas une faiblesse. C'est une force ! La science n'est généralement pas un processus eurêka ; il faut du temps pour le comprendre, et quand vous avez beaucoup de gens avec des idées différentes, ce processus est désordonné. Mais l'arc de la science se penche vers la vérité. Au fil du temps, à mesure que nous fabriquons de meilleurs instruments d'observation (dans ce cas des télescopes et des engins spatiaux), réalisons plus d'expériences et utilisons des modèles plus avancés, nous comprenons mieux les choses.

Ces nouveaux résultats indiquent que Jupiter s'est formé rapidement et est la plus ancienne planète du système solaire ; d'après ce que nous pouvons dire, la Terre s'est formée au cours de 10 à 100 millions d'années après que les premières particules ont commencé à s'assembler. C'est peut-être vrai. Ce n'est peut-être pas le cas. Mais dans tous les cas, Jupiter est un objet d'un intérêt intense et digne de notre étude.

Heck, de toute façon, c'est notre grand frère. Je pense que c'est une bonne idée de mieux le connaître.

Crédit d'image: Thought Cafe et Crash Course Astronomy