Alors que la prochaine éclipse totale de Soleil est un moment privilégié pour réfléchir à notre place dans l’univers, les scientifiques étudient depuis longtemps la naissance du soleil et la formation de notre système solaire.
Notre système solaire actuel est principalement composé d’une étoile centrale – le soleil – ainsi que d’un système solaire interne avec des planètes rocheuses et d’un système solaire externe avec des planètes géantes gazeuses et glacées. Cependant, il n’en a pas toujours été ainsi.
Comment s’est formé le soleil ?
Notre système solaire s’est formé à partir de l’effondrement gravitationnel d’un nuage moléculaire géant « dense » de gaz et de poussière, composé principalement d’hydrogène, d’un peu d’hélium et d’environ un pour cent d’éléments plus lourds. Après l’effondrement du nuage, la majorité de la masse s’est concentrée sur le centre, créant ainsi notre soleil.
L’étoile a continué à se contracter jusqu’à atteindre sa taille et sa densité finales. La fusion de l’hydrogène a enflammé le noyau du soleil, provoquant l’émission de lumière et de chaleur par l’étoile.
Autour du soleil, les restes – environ 0,5 à 1 pour cent de la masse du soleil– a créé un disque protoplanétaire, où se sont ensuite formées des planètes.
Les disques protoplanétaires en train de former des planètes ne sont pas seulement une théorie : ils ont effectivement été observés, comme le disque autour de HL Tauriune jeune étoile avec des anneaux et des espaces qui sont probablement des signes de formation de planètes.
Nous avons une assez bonne idée du moment où cet effondrement a eu lieu dans notre système solaire, car nous pouvons analyser les premiers (ou les plus anciens) solides qui se sont condensés à partir du gaz du disque protoplanétaire. Cette analyse détaillée n’est possible que dans notre système solaire, car nous ne pouvons pas collecter directement des matériaux provenant d’autres systèmes solaires.
Ces fragments solides, appelés inclusions riches en calcium et en aluminium (CAI), ont été découverts dans certaines des météorites les plus anciennes. daté à 4 567,3 millions d’années. C’est à ce moment-là que notre système solaire est né et donne l’âge de naissance de notre soleil.
Usines d’éléments
Des nuages moléculaires très denses peuvent s’effondrer à cause de leur propre gravité. Cependant, l’effondrement de notre nébuleuse protosolaire a probablement été déclenché par la perturbation provoquée par le passage de l’onde de choc d’une étoile massive en explosion, appelée supernova. Cette onde de choc a suffisamment compressé le nuage moléculaire pour commencer à l’effondrer et former une étoile centrale et un disque planétaire autour de lui.
La preuve de cette hypothèse se trouve dans la composition isotopique de certains éléments chimiques présents dans les grains présolaires. Les grains présolaires sont de minuscules minéraux de carbure de silicium (d’une taille inférieure au micromètre) et peuvent être trouvés en parties par million dans certaines météorites. Ces grains présolaires ont des compositions isotopiques qui ne peuvent être expliquées par des processus chimiques ou physiques se produisant dans notre système solaire, et sont mieux expliquées par ces grains se formant ailleurs.
La composition isotopique des grains présolaires implique qu’après la supernova, ces grains ont voyagé dans l’espace et ont été piégés dans notre nuage moléculaire, qui s’est ensuite effondré, gardant ces grains à l’intérieur des météorites que nous étudions aujourd’hui.
De combien de temps le Soleil est-il plus vieux que la Terre ?
L’âge de 4,567 millions d’années trouvé pour les CAI est souvent utilisé comme âge de la Terre. Cependant, après la formation des CAI, il a probablement fallu des dizaines à quelques centaines de millions d’années pour que la Terre se forme. Bien que nous ayons déterminé très précisément l’âge de notre système solaire, des débats persistent quant à l’âge de notre propre planète Terre.
Le défi vient du fait que la Terre est une planète active et très efficace pour recycler et retravailler ses roches les plus anciennes, réinitialisant ainsi leurs informations géochronologiques.
Plus de 98 % de la masse de la proto-Terre aurait peut-être déjà été fusionnée au moment où un impact géant a frappé la proto-Terre. Cet impact géant a ajouté les deux pour cent restants à la Terre et a également conduit à la formation de notre lune.
L’impact géant, survenu entre 70 et 120 millions d’années après la formation des CAI, pourrait fournir la meilleure détermination de l’âge de la Terre. Des estimations indépendantes de l’âge peuvent également être obtenues en estimant le moment de la solidification de l’océan magmatique terrestre, conséquence de l’impact géant formant la lune.
Les études tentant de déterminer le moment de la solidification des océans magmatiques fournissent des âges entre 100 et 150 millions d’années après la naissance du soleil.
La prochaine éclipse totale de Soleil est l’occasion pour chacun d’apprécier les merveilles de notre système solaire, qui a mis environ 4,6 milliards d’années à évoluer.
C’est une véritable coïncidence cosmique que des éclipses totales de Soleil puissent être observées sur Terre : le Soleil est environ 400 fois plus grand que la Lune, qui est 400 fois plus proche que le Soleil.
Si vous étiez sur Mars ou sur Vénus, vous n’auriez pas la chance d’être témoin de ce phénomène !
Johanna Teske de la Carnegie Institution for Science a contribué à la rédaction de cet article. Elle est scientifique et étudie les compositions des exoplanètes.
Cet article est republié à partir de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.