Découvrir l’évolution fascinante de Jupiter, le plus grand des planètes, révèle des dimensions impressionnantes. Un nouvel aperçu scientifique suggère que sa taille autrefois était largement supérieure, influençant ainsi la formation de notre Système solaire. Plongez dans les découvertes qui redessinent notre compréhension de ce géant gazeux.
Le plus grand des planètes du Système solaire, Jupiter, était bien plus vaste quelques millions d’années après la dissipation de la nébuleuse protosolaire, à partir de laquelle les divers corps célestes de notre système ont émergé. Quel était son volume et comment les chercheurs l’ont-ils déterminé ?
Jupiter et la lune Europa. Crédit : NASA / JPL-Caltech
Jupiter, le pianeta le plus vaste et l’un des plus anciens du Système solaire, a aujourd’hui des dimensions considérablement réduites par rapport à son état originel. Selon une récente étude, le géant gazeux avait peu après la dissipation de la nébuleuse protosolaire un diamètre de deux à deux fois et demie plus grand avec un volume environ huit fois supérieur. Son champ magnétique, qui demeure le plus puissant de notre système stellaire, était également 50 fois plus intense que celui d’aujourd’hui. Jupiter affichait des dimensions impressionnantes, lui permettant de façonner le Système solaire par sa force gravitationnelle. De nombreux scientifiques lui attribuent le titre d’“architecte”. Le planétaire a encore aujourd’hui une influence considérable ; par exemple, il protège la Terre des impacts de gros astéroïdes et comètes grâce à sa présence massive qui dévie – ou même absorbe – ces objets.
Les chercheurs américains Konstantin Batygin et Fred C. Adams, affiliés respectivement à la Division de Sciences Géologiques et Planétaires du California Institute of Technology (CLATECH) et aux départements de Physique et Astronomie de l’Université du Michigan, ont déterminé que Jupiter, étant “jeune”, était près du double de sa taille actuelle. Ils ont atteint leurs conclusions par un calcul particulier, fondé sur la dynamique orbitale des satellites naturels (ou lunes) qui entourent la planète et sur l’équilibre de son moment angulaire, une grandeur physique qui subsiste dans le temps, déterminée par la rotation de la planète et par le mouvement céleste des structures autour d’elle. En général, pour reconstruire les caractéristiques physiques d’un corps planétaire à ses débuts, les scientifiques utilisent des méthodes variées, comme celles basées sur le taux de croissance, la masse du noyau, l’opacité du gaz et d’autres propriétés.
Batygin et Adams n’ont pas centré leurs travaux sur les orbites des quatre grands satellites galiléens ou médiques, à savoir Io, Europe, Ganymède et Callisto, mais sur celles d’Amalthea et Thebe, qui sont parmi les lunes les plus proches de la planète sans être les plus proches. Beaucoup des 95 satellites naturels de Jupiter – bien moins que les 274 de Saturne – sont des astéroïdes capturés par son immense force gravitationnelle, tandis que d’autres sont originaux et proviennent de la même matrice qui a donné naissance au géant gazeux. Les orbites d’Amalthea et de Thebe sont inclinées respectivement de 0,36 et 1,09 degrés par rapport au plan orbital de Jupiter et, selon les chercheurs, cette inclination a été déterminée par l’influence gravitationnelle d’Io, le satellite médiocre le plus petit et le plus proche de la planète. En connaissant d’autres paramètres physiques des objets en question, les scientifiques ont pu déterminer quelle était l’orbite d’Io lors de la dissipation de la nébuleuse protoplanétaire, à partir de laquelle ont émergé Jupiter et ses lunes, ainsi que les caractéristiques mêmes de la planète peu 3,8 millions d’années après ce phénomène.
En croisant toutes les données, comme indiqué, il est apparu que Jupiter avait un diamètre entre deux et 2,56 fois plus grand que celui d’aujourd’hui (le double étant le plus probable). Cela indique que Jupiter, enfant, avait un diamètre d’environ 290 000 kilomètres, tandis qu’aujourd’hui il mesure 143 000 kilomètres. Son volume était huit fois celui d’aujourd’hui, pouvant contenir plus de 10 000 planètes Terre contre 1 300 actuellement. Son champ magnétique, comme souligné, était 50 fois plus puissant qu’actuellement. Au fil des millions d’années, la planète s’est contractée et rétrécie en raison du refroidissement du gaz et de la dissipation de la nébuleuse protosolaire, des phénomènes qui, en interaction avec d’autres gravitationnels, ont conduit à une réduction du volume et donc des dimensions, qui restent néanmoins très vastes.
Grâce à ses dimensions impressionnantes, Jupiter a modelé l’ensemble du Système solaire, l’organisant selon la configuration que nous connaissons aujourd’hui. Comprendre son état à ses débuts peut être bénéfique pour appréhender comment notre système s’est formé il y a environ 5 milliards d’années. « Notre objectif final est de comprendre d’où nous venons, et définir les phases initiales de la formation planétaire est crucial pour résoudre le mystère. Cela nous rapproche de la compréhension de la formation non seulement de Jupiter, mais de l’ensemble du système solaire », a déclaré le professeur Batygin dans un communiqué. Les détails de la recherche « Détermination de l’état physique primordial de Jupiter » ont été publiés dans Nature Astronomy.