Il y a quatre milliards d’années, notre système solaire n’était peut-être pas composé de huit planètes, mais de neuf. Une nouvelle étude publiée dans la revue Icarus suggère qu’une troisième géante de glace a pu exister avant d’être éjectée dans l’espace interstellaire — et que son passage aurait semé un chaos gravitationnel dont les lunes d’Uranus et de Jupiter portent encore les cicatrices.

Ce que vous allez apprendre

Quand le système solaire a failli se démanteler

Dans les cent premiers millions d’années de notre système solaire, les orbites des planètes géantes n’avaient rien de la stabilité tranquille qu’on leur connaît aujourd’hui. Les astronomes appellent cette période l’instabilité du modèle de Nice : une ère de chaos gravitationnel durant laquelle Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune ont subi des déplacements orbitaux majeurs, se frôlant à des distances qui, à l’échelle cosmique, correspondent à des quasi-collisions.

Ce bouleversement a finalement abouti à la configuration actuelle. Mais une question persistait : comment les systèmes de lunes de ces planètes ont-ils survécu à un tel tumulte ?

122 simulations pour rejouer quatre milliards d’années d’histoire

Pour répondre à cette question, une équipe de chercheurs a sélectionné 122 simulations informatiques parmi des milliers, retenant uniquement celles qui reproduisaient fidèlement les caractéristiques du système solaire externe tel qu’on le connaît aujourd’hui.

Ces modèles intégraient les interactions gravitationnelles entre planètes, lunes, Soleil et astéroïdes de passage sur des millions d’années. Certains scénarios démarraient avec cinq planètes géantes, d’autres avec six — conformément aux versions les plus récentes du modèle de Nice, qui envisagent l’existence de géantes supplémentaires ultérieurement éjectées.

Le résultat est sans appel : la probabilité de survie simultanée des systèmes lunaires de Jupiter et d’Uranus est inférieure à 15 %. Un seul scénario sur l’ensemble des simulations permettait aux deux systèmes de traverser l’instabilité intacts.

Les lunes d’Uranus, détruites et reconstruites

Les simulations révèlent un destin particulièrement mouvementé pour Uranus. Lors des passages rapprochés avec d’autres planètes géantes, la gravité de ces dernières perturbait si violemment les orbites des lunes qu’elles entraient en collision les unes avec les autres à grande vitesse.

Plutôt que d’être éjectées dans l’espace, elles se fracassaient et généraient d’immenses champs de débris glacés. Ces fragments se sont ensuite lentement reagglomérés pour former de nouvelles lunes — dont, selon les chercheurs, Miranda, le plus petit des grands satellites d’Uranus, avec sa surface fracturée et ses falaises vertigineuses qui témoignent d’une histoire violente.

L’étude précise qu’Uranus aurait traversé ce processus de destruction et reconstruction à au moins deux reprises : une première fois lors de l’impact qui a couché la planète sur le flanc, une seconde lors du passage de la troisième géante de glace hypothétique.

Une planète fantôme dont il ne reste aucune trace

L’existence de cette troisième géante de glace n’est pas confirmée — aucun vestige direct ne subsiste. Mais sa présence dans les simulations améliore significativement la correspondance entre les modèles et la réalité observée du système solaire externe.

Si elle a bien existé, elle aurait été éjectée dans l’espace interstellaire lors d’une rencontre gravitationnelle trop violente, rejoignant la population des planètes errantes qui dérivent entre les étoiles sans orbite définie.

Les chercheurs soulignent eux-mêmes les limites de l’exercice : aucune simulation ne peut capturer l’intégralité de la complexité du système solaire primitif. Des modélisations supplémentaires seront nécessaires pour préciser le sort de chaque lune individuellement. Mais le tableau d’ensemble commence à prendre forme — celui d’un système solaire jeune, bien plus peuplé et bien plus violent que celui que nous habitons aujourd’hui.

Rédigé par Brice L.

Brice est un journaliste passionné de sciences. Il collabore avec Sciencepost depuis plus d'une décennie, partageant avec vous les nouvelles découvertes et les dossiers les plus intéressants.