Des anneaux planétaires à l’origine des lunes

Des chercheurs français ont établi le premier modèle expliquant l'origine des satellites des planètes du système solaire à partir d'anneaux planétaires.

Les satellites naturels des planètes du système solaire se seraient formés à partir d’anneaux planétaires, comme ceux de Saturne, affirment deux chercheurs français dans la revue Science. Leur simulation colle avec les systèmes de lunes de glace des planètes géantes comme Saturne, Uranus et Neptune mais pourrait aussi expliquer la formation des satellites des planètes terrestres.

Deux modèles sont généralement proposés pour expliquer la présence des lunes autour des planètes du système solaire. Pour les planètes telluriques comme la Terre ou Pluton, une collision avec un astéroïde serait à l’origine de la formation des satellites. Dans le cas des planètes géantes, les satellites se seraient formés dans une nébuleuse entourant la planète. « Mais la distribution particulière des satellites autour de ces planètes ne peut s’expliquer avec ce modèle classique » estime Aurélien Crida de l'Observatoire de la Côte d'Azur, un des auteurs de l’étude.

Il relève en particulier trois points : l’absence de satellites entre une planète et environ 2,5 fois son rayon, une accumulation de tous petits satellites à partir de cette distance et une augmentation de la masse des satellites en s’éloignant de cette frontière, appelée limite de roche.



Aurélien Crida et Sébastien Charnoz du CEA travaillent depuis plusieurs années sur une nouvelle hypothèse qui unifierait les précédentes. Tout a commencé avec l’étude des données d’observation de la sonde Cassini chargée d’observer Saturne et ses lunes. Ils se sont alors aperçu que les anneaux de Saturne, disques très fins de petits blocs de glace qui entourent la planète, donnaient eux-mêmes naissance à des satellites de glace.

« Quand les anneaux s'étalent au-delà de la limite de Roche, les forces de marrée de la planète centrale ne sont plus assez forte pour empêcher leur agrégation donc un nouveau satellite se forme. Ce dernier grandit en absorbant toute la masse qui sort des anneaux tout en s'éloignant progressivement. Mais à force de s'éloigner, il arrive un moment où le satellite n'est plus capable de capturer les bouts d'anneaux qui sortent : il continue à s'éloigner, mais à masse constante, et un nouveau satellite se forme au bord des anneaux. Ainsi, plein de petits satellites sont produits, de même masse, à intervalles réguliers » explique Aurélien Crida.

Ce mécanisme peut également s'appliquer aux satellites des planètes géantes Uranus et Neptune qui sont organisés suivant la même architecture. Ceci suggère que ces planètes possédaient autrefois des anneaux massifs similaires à ceux de Saturne qu'elles auraient, par la suite, perdus en donnant naissance à leurs satellites.

La Lune serait née d'un crash cosmique, il y a 4,5 milliards d'années, lorsque la Terre primitive a été violemment percutée par un corps céleste baptisé Théia de la taille de Mars. Vaporisé lors de l’impact, Théia a envoyé assez de matière autour de la Terre pour former son satellite.

« Notre modèle n'est pas incompatible avec cette idée d’impact géant sur la Terre : il vient après, et explique pourquoi l'anneau résultant de cet impact géant n'a pas donné lieu à une myriade de satellites, mais à un seul » souligne le chercheur. Un tel anneau aurait environ 2% de la masse de la Terre ! Il s’étalerait donc très vite et un seul satellite absorbant toute la masse de l’anneau se formerait. Explication qui vaut aussi pour Pluton et son satellite Charon.