Saturne a peut-être « échoué » en tant que géante gazeuse

La planète aux anneaux est certes gazeuse, mais est-elle vraiment « géante » ?

Saturne est vraiment massive : près de 100 fois plus costaud que la Terre. Malgré sa taille impressionnante, la planète aux anneaux est loin derrière Jupiter, qui est près de trois fois plus massive.

À la lumière de cela, un astrophysicien suggère que nous ne devrions pas considérer Saturne comme une véritable géante gazeuse, mais plutôt comme une planète qui a tenté, mais a tragiquement échoué, d’atteindre la grandeur.

Les astronomes professionnels et le grand public ont tendance à regrouper Jupiter et Saturne dans la même catégorie approximative de planètes géantes gazeuses. Après tout, les deux planètes sont très grandes, toutes deux contiennent beaucoup d’hydrogène et d’hélium gazeux qui constituent la majeure partie de leur atmosphère, et les deux planètes sont côte à côte dans notre système solaire.

Mais des investigations plus approfondies menées avec les vaisseaux spatiaux Cassini et Juno de la NASA ont révélé des différences significatives entre les mondes, par exemple dans la quantité d'éléments plus lourds enfouis profondément dans leurs corps. De plus, Jupiter est trois fois plus massive que Saturne, ce qui est un gros problème.

En rapport:Saturne est incroyable sur ces images brutes du télescope spatial James Webb (photos)

Dans un nouvel article accepté pour publication dans la revue Astronomy & Astrophysics Letters et disponible en prépublication, Ravit Helled, astrophysicien au Centre d'astrophysique théorique et de cosmologie de l'Université de Zurich en Suisse, propose que notre système solaire n'a qu'un seul véritable géante gazeuse : Jupiter. Uranus et Neptune sont plus connues sous le nom de géantes de glace, car elles sont principalement constituées d'éléments autres que l'hydrogène et l'hélium. Quant à Saturne, Helled affirme qu'elle n'est pas une véritable géante gazeuse en soi, mais n'a pas réussi à atteindre ce statut.

Faire croître une planète géante est une affaire délicate. Le premier système solaire était un lieu complexe et en évolution. Au début, il y avait beaucoup de matière tourbillonnant autour du soleil toujours grandissant au centre. Ce matériau était principalement constitué d’hydrogène et d’hélium, avec une pincée d’éléments plus lourds. Mais lorsque le jeune soleil a commencé à se réchauffer, il a expulsé tout l’hydrogène et l’hélium du système.

Cela signifie que les planètes disposent d’une fenêtre d’opportunité étroite pour atteindre la grandeur. La seule façon d’accumuler plus de masse, en particulier à partir de l’hydrogène et de l’hélium, est d’accumuler plus de masse. Plus quelque chose est massif, plus il aura une attraction gravitationnelle et plus de matériel voudra se joindre à la fête planétaire. Mais une planète doit le faire rapidement, avant que le soleil n’emporte tous les éléments lumineux, stoppant ainsi la croissance.

Auparavant, les chercheurs supposaient que Jupiter et Saturne jouaient à des jeux similaires – les deux planètes atteignant un certain stade critique nécessaire pour aspirer rapidement une énorme quantité de matière dans un laps de temps relativement court – mais que, d'une manière ou d'une autre, Jupiter avait eu plus de chance dans le processus.

Mais selon Helled, Saturne n’a jamais eu de chance. Le seuil critique à partir duquel une planète peut acquérir une quantité exponentielle d’hydrogène et d’hélium est d’environ 100 fois la masse de la Terre. Jupiter surpasse facilement cela, ce qui signifie qu'il a acquis la part du lion de la matière du système solaire externe avant que le soleil ne l'emporte.

Uranus et Neptune étaient également beaucoup trop petites pour connaître un tel succès fulgurant. Et Saturne se situe juste au niveau de la zone de transition. Si elle avait été encore un peu plus grande, elle aurait pu rivaliser avec Jupiter pour le titre de plus grande planète du système solaire.

— Superbes photos de Saturne prises par l'orbiteur Cassini de la NASA

— Sur Jupiter et Saturne, de grands mystères demeurent malgré des missions marquantes

— Comment Jupiter s'est-il formé ?

Au lieu de cela, Saturne est resté bloqué. Il est devenu suffisamment grand pour pouvoir extraire une quantité importante d'hydrogène et d'hélium grâce à la simple force de la volonté gravitationnelle, mais pas assez pour pouvoir accélérer ce processus et vraiment démarrer. Donc, à toutes fins utiles, Saturne est une géante gazeuse en faillite, dit Helled.

Cela signifie que, malgré leurs similitudes au niveau de la surface, Jupiter et Saturne ont évolué selon des trajectoires complètement différentes, ce qui explique leurs différences plus profondes. La distinction entre la façon dont ces deux mondes ont évolué peut nous aider à comprendre non seulement comment notre propre système solaire s'est développé, mais aussi comment les systèmes stellaires de la galaxie sont nés.