Ces dernières années, les astronomes ont cherché à affiner notre compréhension de la formation du système solaire. D'une part, vous avez l'hypothèse nébulaire traditionnelle qui soutient que le Soleil, les planètes et tous les autres objets du système solaire se sont formés à partir de matériaux nébuleux il y a des milliards d'années. Cependant, les astronomes supposaient traditionnellement que les planètes se sont formées dans leurs orbites actuelles, ce qui est depuis lors remis en question.
Cela a fini par être contesté par des théories comme le modèle Grand Tack. Cette théorie affirme que Jupiter a migré de son orbite d'origine après sa formation, ce qui a eu un grand impact sur le système solaire intérieur. Et dans une étude plus récente, une équipe internationale de scientifiques est allée plus loin, proposant que Mars se forme réellement dans ce qui est aujourd'hui la ceinture d'astéroïdes et migre plus près du Soleil au fil du temps.
L'étude, intitulée «La formation froide et distante de Mars», a récemment paru dans la revue Lettres des sciences de la Terre et des planètes. L'étude était dirigée par Ramon Brasser du Earth Life Science Institute du Tokyo Institute of Technology, et comprenait des membres de l'Université du Colorado, de l'Académie hongroise des sciences et de l'Université de Dundee au Royaume-Uni.
Pour les besoins de leur étude, l'équipe a abordé l'un des problèmes les plus criants avec les modèles traditionnels de formation du système solaire. C'est l'hypothèse que Mars, la Terre et Vénus se sont formées étroitement ensemble et que Mars a migré vers son orbite actuelle. En outre, la théorie soutient que Mars - environ 53% aussi grande que la Terre et seulement 15% aussi massive - est essentiellement un embryon planétaire qui n'est jamais devenu une planète pleine et rocheuse.
Cependant, cela a contredit les études élémentaires et isotopiques en vrac effectuées sur les météorites martiennes, qui ont noté des différences clés dans la composition entre Mars et la Terre. Comme Brasser et son équipe l'ont indiqué dans leur étude:
«Cela suggère que Mars s'est formé à l'extérieur de la zone d'alimentation terrestre lors de l'accrétion primaire. Il est donc probable que Mars est toujours resté significativement plus loin du Soleil que la Terre; sa croissance a été ralentie tôt et sa masse est restée relativement faible. »
Pour tester cette hypothèse, l'équipe a effectué des simulations dynamiques cohérentes avec le modèle Grand Tack. Dans ces simulations, Jupiter a déplacé une grande concentration de masse vers le Soleil lors de sa migration vers le Système solaire interne, ce qui a eu une profonde influence sur la formation et les caractéristiques orbitales des planètes terrestres (Mercure, Vénus, Terre et Mars).
La théorie soutient également que cette migration a éloigné la matière de Mars, ce qui explique les différences de composition et la taille et la masse plus petites de la planète par rapport à Vénus et la Terre. Ce qu'ils ont découvert, c'est que dans un petit pourcentage de leurs simulations, Mars s'est formé plus loin du Soleil et que l'attraction gravitationnelle de Jupiter a poussé Mars dans son orbite actuelle.
À partir de cela, l'équipe a conclu que, soit les scientifiques manquent des mécanismes nécessaires pour expliquer la formation de Mars, soit celle de toutes les possibilités, ce scénario statistiquement rare est en effet le bon. Comme Stephen Mojzsis - professeur de sciences géologiques à l'Université du Colorado et co-auteur de l'étude - l'a indiqué dans une récente interview avec Magazine d'astrobiologie, le fait que le scénario soit rare ne le rend pas moins plausible:
«Avec suffisamment de temps, nous pouvons nous attendre à ces événements. Par exemple, vous obtiendrez éventuellement un double de six si vous lancez les dés suffisamment de fois. La probabilité est 1/36 ou à peu près la même que celle que nous obtenons pour nos simulations de la formation de Mars. "
En vérité, une probabilité de 2% (qui est ce qu'ils ont obtenu à partir des simulations) n'est guère une cote médiocre lorsqu'elle est considérée en termes cosmologiques. Et quand on considère qu'une telle possibilité permettrait les différences clés entre Mars et ses cousins terrestres (c'est-à-dire la Terre et Vénus), cette faible probabilité semble plutôt possible. Cependant, l'idée que Mars a migré vers l'intérieur au cours de son histoire entraîne également de sérieuses implications.
Pour commencer, les chercheurs ont été pressés d'expliquer comment Mars aurait pu posséder une atmosphère plus épaisse et plus chaude qui aurait permis à l'eau liquide d'exister à la surface. Si Mars s'était réellement formée dans la ceinture d'astéroïdes moderne, elle aurait été soumise à beaucoup moins de flux solaire et les températures de surface auraient été considérablement plus basses que si elle s'était formée à son emplacement actuel.
Cependant, comme ils l'indiquent, si Mars avait suffisamment de dioxyde de carbone dans sa première atmosphère, il est possible que les impacts du bombardement lourd tardif aient permis des périodes intermittentes où de l'eau liquide pourrait exister à la surface. Ou comme ils l'expliquent:
«À moins que, comme le montre notre modèle, une Mars intrinsèquement riche en matières volatiles possède une atmosphère de serre forte et durable, sa température de surface moyenne est sans contredit inférieure à 0 ° C. Un tel environnement de surface froide aurait été régulièrement affecté par des bombardements à impact précoce qui ont tous deux relancé un cycle hydrologique moribond et fourni un refuge pour une vie précoce possible dans la croûte martienne. »
Fondamentalement, alors que Mars aurait été moins sujet à l'énergie solaire au cours de sa première vie, il était possible qu'elle soit encore suffisamment chaude pour supporter l'eau liquide à sa surface. Et comme Mojzsis l'a déclaré dans un article qu'il a co-écrit l'année dernière, les nombreux bombardements qu'il a reçus (comme en témoignent ses nombreux cratères) auraient suffi à faire fondre la glace de surface, à épaissir l'atmosphère et à déclencher un cycle hydrologique périodique.
Une autre chose intéressante à propos de cette étude est de savoir comment elle prédit que Vénus a probablement une composition en vrac (y compris ses isotopes d'oxygène) qui est similaire à celle du système Terre-Lune. Selon leurs simulations, cela est dû au fait que Vénus et la Terre partagent toujours les mêmes éléments constitutifs, contrairement à la Terre et à Mars. Ces résultats étaient conformes aux récentes observations infrarouges au sol de Vénus et de son atmosphère.
Mais bien sûr, aucune conclusion définitive ne peut être tirée à ce sujet jusqu'à ce que des échantillons de la croûte de Vénus puissent être obtenus. Cela pourrait être accompli si et quand la mission Venera-Dolgozhivuschaya (Venera-D) proposée - un plan conjoint NASA / Roscomos pour envoyer un orbiteur et un atterrisseur à Vénus - est lancée dans la décennie à venir. Entre-temps, il y a d'autres problèmes en suspens dans le modèle Grand Tack et l'hypothèse nébulaire qui doivent être résolus.
Selon Mojzsis, cela inclut la façon dont les géants gaz / glace du système solaire auraient pu se former à leur emplacement actuel. L'idée qu'ils se sont formés dans leurs orbites actuelles au-delà de la ceinture d'astéroïdes semble incompatible avec les modèles du premier système solaire, qui montrent qu'il n'y avait pas assez de matériel nécessaire aussi loin du soleil. Une alternative est qu'ils se sont formés plus près du Soleil et ont également migré vers l'extérieur.
Comme l'explique Mojzsis, cette possibilité est renforcée par des études récentes sur les systèmes planétaires extra-solaires, où des géantes gazeuses ont été trouvées en orbite très près de leurs étoiles (c.-à-d. "Hot Jupiters") et plus loin:
«Nous comprenons par des observations directes via le télescope spatial Kepler et des études antérieures que la migration des planètes géantes est une caractéristique normale des systèmes planétaires. La formation de planètes géantes induit la migration, et la migration est une question de gravité, et ces mondes se sont mutuellement touchés très tôt.
S'il y a un avantage à pouvoir regarder plus loin dans l'Univers, c'est la façon dont il a permis aux astronomes de trouver des théories meilleures et plus complètes sur la façon dont le système solaire est devenu. Et à mesure que notre exploration du système solaire continue de croître, nous sommes sûrs d'apprendre beaucoup de choses qui nous aideront à faire progresser notre compréhension des autres systèmes stellaires.
