La naissance du Soleil

Les scientifiques étudient depuis longtemps la naissance du soleil et la formation de notre système solaire.

Aujourd’hui, notre système solaire est principalement composé d’une étoile centrale, le soleil, d’un système solaire interne avec des planètes rocheuses et d’un système solaire externe avec des planètes géantes gazeuses et glacées. Cependant, il n’en a pas toujours été ainsi.

Comment le soleil s’est-il formé ?

Notre système solaire est né de l’effondrement gravitationnel d’un nuage moléculaire géant « dense » de gaz et de poussière, composé principalement d’hydrogène, d’un peu d’hélium et d’environ un pour cent d’éléments plus lourds. Après l’effondrement du nuage, la majeure partie de la masse s’est concentrée au centre, créant ainsi notre soleil.

L’étoile a continué à se contracter jusqu’à ce qu’elle atteigne sa taille et sa densité définitives. La fusion de l’hydrogène a enflammé le cœur du soleil, provoquant l’émission de lumière et de chaleur par l’étoile.

Autour du soleil, les restes – environ 0,5 à 1 % de la masse du soleil – ont créé un disque protoplanétaire, où les planètes se sont ensuite formées.

Les disques protoplanétaires en cours de formation de planètes ne sont pas une simple théorie. Ils ont en effet été observés, comme le disque autour de HL Tauri, une jeune étoile qui présente des anneaux et des lacunes, signes probables de la formation de planètes.

Nous avons une idée assez précise du moment où l’effondrement s’est produit dans notre système solaire, car nous pouvons analyser les premiers (ou les plus anciens) solides qui se sont condensés à partir du gaz du disque protoplanétaire. Cette analyse détaillée n’est possible que dans notre système solaire, car nous ne pouvons pas collecter directement des matériaux provenant d’autres systèmes solaires.

Ces fragments solides, appelés inclusions riches en calcium et en aluminium (CAI), ont été découverts dans certaines des météorites les plus anciennes et datés de 4 567,3 millions d’années. C’est à cette époque que notre système solaire s’est formé et que notre soleil est né.

Usines à éléments

Les nuages moléculaires très denses peuvent s’effondrer sous l’effet de leur propre gravité. Cependant, l’effondrement de notre nébuleuse protosolaire a probablement été déclenché par la perturbation causée par l’onde de choc d’une étoile massive qui a explosé, appelée supernova. Cette onde de choc a comprimé une partie suffisante du nuage moléculaire pour commencer à l’effondrer et former une étoile centrale et un disque planétaire autour d’elle.

La preuve de cette hypothèse se trouve dans la composition isotopique de certains éléments chimiques dans les grains pré-solaires. Les grains présolaires sont de minuscules minéraux de carbure de silicium (d’une taille inférieure à un micromètre), que l’on peut trouver en parties par million dans certaines météorites. Ces grains pré-solaires ont des compositions isotopiques qui ne peuvent être expliquées par des processus chimiques ou physiques se produisant dans notre système solaire, et qui s’expliquent mieux par la formation de ces grains ailleurs.

La composition isotopique des grains pré-solaires implique qu’après la supernova, ces grains ont voyagé dans l’espace et se sont retrouvés piégés dans notre nuage moléculaire, qui s’est ensuite effondré, gardant ces grains à l’intérieur des météorites que nous étudions aujourd’hui.

Quel est l’âge du soleil par rapport à celui de la Terre ?

L’âge de 4 567 millions d’années trouvé pour les CAI est souvent utilisé comme l’âge de la Terre. Cependant, après la formation des CAI, il a probablement fallu des dizaines, voire quelques centaines de millions d’années pour que la Terre se forme. Bien que nous ayons déterminé l’âge de notre système solaire avec une grande précision, des débats persistent quant à l’âge de notre propre planète Terre.

La difficulté vient du fait que la Terre est une planète active et qu’elle est très efficace pour recycler et retravailler ses roches les plus anciennes, réinitialisant ainsi leurs informations géochronologiques.

Plus de 98 % de la masse de la proto-Terre aurait déjà été fusionnée au moment où un impact géant a frappé la proto-Terre. Cet impact géant a ajouté les deux pour cent restants à la Terre et a également conduit à la formation de notre lune.

L’impact géant, qui s’est produit entre 70 et 120 millions d’années après la formation des CAI, pourrait fournir la meilleure détermination de l’âge de la Terre. Des estimations indépendantes de l’âge de la Terre peuvent également être obtenues en estimant le moment de la solidification de l’océan magmatique de la Terre, conséquence de l’impact géant à l’origine de la formation de la lune.

Les études visant à déterminer le moment de la solidification de l’océan magmatique donnent des âges compris entre 100 et 150 millions d’années après la naissance du soleil.

Les éclipse solaire totale sont l’occasion pour chacun d’apprécier les merveilles de notre système solaire, qui a mis environ 4,6 milliards d’années à évoluer.

C’est une véritable coïncidence cosmique que les éclipses solaires totales puissent être observées sur Terre : le soleil est environ 400 fois plus grand que la lune, qui est 400 fois plus proche que le soleil.

Si vous étiez sur Mars ou Vénus, vous n’auriez pas la chance d’assister à ce phénomène !

Johanna Teske, de la Carnegie Institution for Science, a contribué à la rédaction de cet article. Elle fait partie du personnel scientifique et étudie la composition des exoplanètes.

Source: Le nouvel ordre mondial, Phys.org, Traduction: Astro Univers