Une hypothèse très sexy : où l'on explique les positions des "Grecs" et des "Troyens"
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L'origine de ce bombardement intense tardif (LHB, selon ses initiales anglaises) demeurait donc inexpliquée. "Pour le comprendre, il fallait trouver la raison qui avait pu pousser de nombreux corps célestes à demeurer tranquilles pendant des centaines de millions d'années, puis à s'affoler si tard et si brusquement" , dit Alessandro Morbidelli (OCA) cosignataire des trois publications avec Rodney Gomes (Observatoire national du Brésil), Harold Levison (Southwest Research Institute, Colorado) et Kleomenis Tsiganis (OCA et université de Thessalonique, Grèce).
En mettant au point leur modèle, les chercheurs sont partis de l'hypothèse que les quatre planètes géantes de notre système (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, par ordre d'éloignement croissant par rapport au Soleil) se trouvaient, une fois formées, beaucoup plus proches les unes des autres que ne l'avaient supposé les astronomes. Elles étaient entourées par un dique de petits corps dont la masse totale était de l'ordre de 35 fois celle de la Terre.
Pendant plusieurs centaines de millions d'années, les quatre géantes n'évoluent que très lentement. Elles finissent le ménage de leur petit coin de galaxie en éjectant progressivement les corps qui se trouvaient sur le bord interne du dique qui les entourait. Les conséquences de ces mouvements de fronde sont brutales pour les petits corps mais pas non plus anodines pour les géantes dont elles font légèrement évoluer les orbites : Jupiter se rapproche plutôt du centre tandis que les trois autres s'en éloignent. Jusqu'à ce moment crucial où Saturne se retrouve sur une orbite qui lui fait exactement boucler un tour de Soleil quand Jupiter en accomplit deux.
Les astronomes connaissent bien ce phénomène : ils l'appellent une résonance dont la symétrie apparente a pour effet paradoxal d'additionner les perturbations de chaque planète.
Alors, le scénario s'accélère. A l'origine presque circulaires, les orbites de Jupiter et Saturne deviennent excentriques, c'est-à-dire qu'elles s'allongent pour former un ovale. Elles viennent ainsi affoler celles d'Uranus et surtout de Neptune, qui entre dans le disque périphérique comme dans un jeu de quilles. A la monotonie de 700 millions d'années, succède l'animation d'un samedi soir au bowling. La plupart des corps sont violemment chassés vers l'intérieur du système solaire où ils martèlent notamment la surface de la Lune et de la Terre. Le reliquat, qui représente à peine 1 % de la masse terrestre demeure en place pour former aujourd'hui ce qui est connu sous le nom de ceinture de Kuiper.
Grâce à cette théorie, l'équipe de Nice a ainsi réussi ce qu'aucun scénario n'avait accompli jusque-là. Deux énigmes gigognes ont été résolues : le bombardement tardif, mais aussi les orbites excentriques des planètes géantes. "Nous avons effectué plus de 50 simulations et, statistiquement, nous tombons sur des résultats conformes aux orbites observées, nettement contenus dans les marges d'erreur" , commente Alessandro Morbidelli.
Les chercheurs ont toutefois attendu un an avant de publier leur proposition. Car il fallait évacuer une ultime difficulté qui menaçait la solidité de tout l'édifice. Dans l'orbite actuelle de Jupiter, naviguent en effet deux groupes d'astéroïdes : les "Grecs" qui précèdent la planète et les "Troyens" (qui ont donné leur nom à l'ensemble) qui la suivent à une distance équivalente.
Comment ces corps ont-ils pu résister à la pagaille généralisée ? "Nous avons bloqué sur ce problème pendant plusieurs mois avant de réaliser que la solution était sans doute simple, raconte M. Morbidelli. Si, dans le grand mouvement, des astéroïdes ont dû être chassés de cette place, d'autres ont pu venir s'y installer. Comme dans une baignoire qui se vide alors que le robinet est ouvert : entre ce qui arrive et ce qui part, il reste toujours une quantité de liquide égale. Pour nous en assurer, nous avons mené les simulations les plus complexes que nous ayons jamais réalisées en dynamique planétaire. Non seulement les résultats débouchent sur la distribution actuelle des Troyens, mais, en plus, ils montrent que leur masse est en accord avec celle du disque de planétésimaux tel qu'il existait."
Comme au judo, les chercheurs ont réussi, là, à transformer le point faible de leur théorie en force supplémentaire pour leur démonstration, fournissant au passage une interprétation convaincante à l'existence des Troyens. "Notre modèle explique tant de choses, selon un cheminement naturel et générique, qu'il doit être relativement correct, affirme M. Morbidelli. Mais ce n'est toutefois qu'une théorie qui doit encore être validée par des observations."
Pour cela, les chercheurs lèguent une série de prédictions dont la vérification pourra lester la crédibilité de leurs calculs. La principale est que l'on peut penser que les satellites capturés par chacune des planètes géantes, les astéroïdes du groupe des Troyens et les objets de la ceinture de Kuiper, ayant la même origine, doivent partager la même composition chimique.