Comprendre l'évolution précoce de Jupiter aide à éclairer l'histoire plus large de la façon dont notre système solaire a développé sa structure distincte. La gravité de Jupiter, souvent appelée « architecte » de notre système solaire, a joué un rôle essentiel dans la formation des chemins orbitaux d'autres planètes et la sculpture du disque de gaz et de poussière à partir de laquelle ils se sont formés.
Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Astronomie naturelleKonstantin Batygin, professeur de science planétaire à Caltech; et Fred C. Adams, professeur de physique et d'astronomie à l'Université du Michigan; Fournissez un aperçu détaillé de l'état primordial de Jupiter.
Leurs calculs révèlent qu'environ 3,8 millions d'années après la formation des premiers solides du système solaire – un moment clé où le disque de matériau autour du soleil, connu sous le nom de nébuleux protoplanétaire, était dissipé – Jupiter était significativement plus grand et avait un champ magnétique encore plus puissant.
« Notre objectif ultime est de comprendre d'où nous venons et d'épingler les premières phases de la formation de la planète est essentielle pour résoudre le puzzle », explique Batygin. « Cela nous rapproche de comprendre comment non seulement Jupiter, mais tout le système solaire a pris forme. »
Batygin et Adams ont abordé cette question en étudiant les minuscules lunes de Jupiter Amalthea et Thebe, qui se sont encore plus proches de Jupiter que Io, le plus petit et le plus proche des quatre grandes lunes galiléennes de la planète.
Parce qu'Amalthea et Thebe ont des orbites légèrement inclinées, Batygin et Adams ont analysé ces petites écarts orbitaux pour calculer la taille d'origine de Jupiter: environ le double de son rayon actuel, avec un volume prévu qui équivaut à plus de 2 000 terres. Les chercheurs ont également déterminé que le champ magnétique de Jupiter à l'époque était environ 50 fois plus fort qu'aujourd'hui.
Adams souligne l'empreinte remarquable que le passé a laissé sur le système solaire d'aujourd'hui: « Il est étonnant que même après 4,5 milliards d'années, suffisamment d'indices restent pour nous permettre de reconstruire l'état physique de Jupiter à l'aube de son existence. »
Surtout, ces informations ont été obtenues grâce à des contraintes indépendantes qui contournent les incertitudes traditionnelles dans les modèles de formation planétaire – qui reposent souvent sur des hypothèses sur l'opacité du gaz, le taux d'accrétion ou la masse du noyau d'élément lourd. Au lieu de cela, l'équipe s'est concentrée sur la dynamique orbitale des lunes de Jupiter et la conservation du moment angulaire de la planète – des quantités directement mesurables.
Leur analyse établit un instantané clair de Jupiter au moment où la nébuleuse solaire environnante s'est évaporée, un point de transition pivot lorsque les matériaux de construction de la formation de planète ont disparu et que l'architecture primordiale du système solaire a été verrouillée.
Les résultats ajoutent des détails cruciaux aux théories de la formation de planète existantes, qui suggèrent que Jupiter et d'autres planètes géantes autour d'autres étoiles formées via l'accrétion de base, un processus par lequel un noyau rocheux et glacé rassemble rapidement du gaz.
Ces modèles fondamentaux ont été développés au fil des décennies par de nombreux chercheurs, notamment Dave Stevenson de Caltech, le professeur de science planétaire de Marvin L. Goldberger. Cette nouvelle étude s'appuie sur cette fondation en fournissant des mesures plus exactes de la taille, du taux de rotation et des conditions magnétiques de Jupiter à un moment précoce et pivot.
Batygin souligne que si les premiers moments de Jupiter restent obscurcis par l'incertitude, la recherche actuelle clarifie considérablement notre image des étapes de développement critiques de la planète. « Ce que nous avons établi ici est une référence précieuse », dit-il. « Un point à partir duquel nous pouvons reconstruire plus en toute confiance l'évolution de notre système solaire. »
