Il y a 4,5 milliards d'années, la formation du système solaire a été un processus complexe et extrêmement chaotique qui s'est étalé sur des millions d'années.
Comme on peut l'observer aujourd'hui dans d'autres systèmes stellaires en formation, le système solaire s'est formé à partir d'un immense nuage de gaz et de poussière interstellaire très froid et très dense appelé le nuage moléculaire géant.
C'est dans ces cocons de poussières et de gaz que les étoiles naissent.
Les nuages moléculaires géants, en équilibre fragile, peuvent être soumis à des perturbations externes, telles que les ondes de choc générées par les supernovae, les explosions d'étoiles massives. Ces perturbations peuvent comprimer et perturber les nuages et conduire à un effondrement gravitationnel.
Des mouvements aléatoires des molécules de gaz et de poussière, connus sous le nom de mouvements de Brown, peuvent aussi conduire à des fluctuations de densité et contribuer également à l'effondrement gravitationnel.
Lorsque la pression de radiation et la pression thermique exercées par le gaz et la poussière, n'est plus suffisante, la force gravitationnelle prend le dessus et le nuage commence à s'effondrer. Ensuite sous l'effet de sa propre gravité, son effondrement s'accélère. Au centre, la matière se concentre, la température augmente et la protoétoile absorbe toute la matière environnante.
Lorsque la protoétoile atteint une masse suffisante (environ 80 fois la masse de Jupiter), les réactions thermonucléaires s'enclenchent. Tout le système est emporté dans un disque protoplanétaire en rotation de plus en plus rapide autour de son centre. C'est à ce moment-là que les agrégats de matière et de gaz commencent à former des amas rocheux de plus en plus gros, jusqu'à former des protoplanètes.
Près de la ligne des glaces, à 4 unités astronomique, les planètes géantes se forment en premier accumulant la matière autour d'elles et creusant un sillon dans le disque d'accrétion en un million d'années seulement.
Les perturbations gravitationnelles causées par les planètes géantes vont provoquer des collisions dramatiques modifiant la température, la densité et la composition chimique du disque protoplanétaire.
A l'intérieur de la ligne des glaces, devant Jupiter et Saturne, quelques dizaines de planètes de la taille de Mars se forment. Mais au-delà de Jupiter et Saturne, se forment aussi une dizaine de planètes de la taille d'Uranus. Ce processus de formation de planètes n'a pas été régulier et linéaire mais plutôt chaotique.
La migration des planètes géantes va pousser devant elles de nombreuses protoplanètes vers le Soleil provoquant de terribles collisions. La plupart des protoplanètes se désintègrent et sont projetées dans le Soleil naissant.
Selon les modèles actuels de la formation du système solaire, Jupiter et Saturne ont migré vers le centre du système solaire pendant les premiers millions d'années de leur existence. Cette migration a été causée par des interactions gravitationnelles entre les planètes géantes et le disque de gaz et de poussière qui entourait le jeune Soleil.
Les simulations informatiques suggèrent que cette période de formation chaotique a donné lieu à des échanges importants de masse et de mouvement entre les corps en formation, entraînant des migrations planétaires et des collisions violentes. Des protoplanètes ont pu être éjectées du système solaire ou s'effondrer sur le Soleil, tandis que d'autres ont fusionné pour former des planètes plus massives.
Lorsque les planètes géantes stoppent leur migration pour des raisons de rétroaction gravitationnelle, il ne reste plus que 4 planètes internes, chanceuses !
De retour sur la ligne des glaces, Jupiter et Saturne provoque aussi des perturbations gravitationnelles chaotiques derrière elles. Il est probable que certaines planètes ont été expulsées hors du système solaire ou mises sur des orbites très elliptiques et très inclinées. Il ne reste aujourd'hui qu'Uranus et Neptune.
L'axe de rotation de Neptune (28,32°) et surtout celui d'Uranus (97,8°) montrent que ces planètes ont subi des collisions titanesques témoignant du passé violent de notre système solaire.
Cette période chaotique a façonné la structure et la composition du système solaire tel que nous le connaissons aujourd'hui. Elle est responsable de nombreuses caractéristiques uniques de notre système solaire.
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