Comment se forment les planètes ?

Quand mon petit cousin Paul (6 ans et pas toutes ses dents) a posé la question « Comment se forment les planètes? », ma première réaction a été : « Mon dieu ! Les enfants posent encore des questions intelligentes ! » Ouf. Me voilà rassurée.

Je vais donc tenter d’y répondre simplement.

Qu’est ce qu’une planète ?

Planète Terre - Lune - astéroideCommençons déjà par le commencement : qu’est ce qu’une planète ? Une planète est un objet dans l’espace, qui tourne autour d’une étoile et a la forme d’une très grande boule. Sur sa trajectoire, la planète est seule : il n’y a pas d’autres corps célestes avec lesquelles elles pourraient entrer en collision. D’autre part, pour être qualifié de planète, il faut que l’objet soit d’une taille suffisante : par exemple, Pluton, autrefois qualifié de planète, a été relégué au rang de planète naine.

La Terre est une planète, tout comme Mars ou Jupiter. La Lune en revanche n’est pas une planète : il s’agit d’un satellite de la Terre, c’est à dire qu’elle tourne autour de la Terre et pas du soleil. Les astéroïdes et les comètes ne sont pas non plus des planètes : tout d’abord parce qu’ils ne sont pas en forme de boule (ce sont plutôt de gros rochers) et parce qu’ils sont trop petits. Qui plus est, les astéroïdes, même s’ils tournent autour du Soleil, suivent une trajectoire qui peut les amener à rencontrer d’autres corps célestes (comme des planètes). Lorsque c’est le cas, l’astéroïde se désintègre en plein de morceaux plus petits : ce sont les météorites.

Des centaines de météorites s’écrasent sur Terre tous les jours, mais beaucoup ont la taille de grains de poussières ou de fruits. La plupart sont  désintégrés dans l’atmosphère, les plus gros atterrissent généralement au fond de l’océan ou dans les déserts. Il arrive que de plus grosses météorites nous rendent visite : l’année dernière, la météorite de Tcheliabinsk a provoqué de gros dégâts en Russie.

Parfois, les météorites sont tellement énormes qu’elles provoquent des cataclysmes (raz-de-marée, éruption volcanique, tremblement de terre) en s’écrasant : les scientifiques pensent que c’est ce qui a tué les dinosaures il y a 65 millions d’années. Mais ces objets ne tombent pas que sur Terre : toutes les planètes de notre système solaire reçoivent régulièrement la visite de météorites. Ce fut le cas par exemple de Jupiter en juillet 1994, ou plus récemment de Mars.

planète Mars Impact Crater
Impact de météorite sur Mars en 2012

Qu’est ce que la force de gravitation ?

Le principe de gravitationPour savoir comment se forment les planètes, il faut d’abord comprendre ce qu’est la force de gravitation. Ce phénomène physique fait que les objets s’attirent entre eux. C’est ce qui se passe lorsqu’une pomme tombe d’un arbre : elle est attiré par la force de gravitation de la Terre.

La force de gravitation existe partout dans l’univers. Elle dépend de:

  • la masse des objets: plus un objet est lourd, plus la force qui le lie à d’autres objets est importante.

  • la distance entre les objets : plus deux objets sont proches, plus la force qui les attire l’un à l’autre est élevée. Mais si la masse de l’objet est très énorme, la distance a beau être importante, la force de gravitation sera toujours présente. C’est le cas entre la Terre et la Lune : les deux sont très éloignées mais la masse de la Terre est telle qu’elle exerce une force de gravitation sur la Lune qui reste ainsi en orbite autour d’elle.

D’où viennent les planètes?

Sachant cela, rentrons dans le vif du sujet: comment se forment les planètes ?

Nébuleuse

Au commencement, fut le Big Bang, une gigantesque explosion qui donna naissance à notre univers. D’énormes quantités de matière furent disséminées dans l’espace. A certains endroits, cette matière s’est condensée, formant de grands nuages de gaz et de poussières : c’est ce qu’on appelle une nébuleuse solaire.

Sous l’effet de la force de gravitation, la matière se met à tourner : en son centre, elle s’échauffe, grossit et attire de plus en plus de matière vers elle. Au final, au sein de cette concentration de gaz et de poussière, le phénomène de fusion nucléaire finit par apparaître : c’est la naissance d’une étoile.

Mais autour de cette étoile, il reste encore beaucoup de gaz et de poussières, qui continuent à tourner sous l’effet de la force gravitationnelle. C’est au sein de ce disque de matière que vont naître les planètes!

En effet, des débris de toutes les tailles continuent à se rentrer dedans dans le chaos le plus total. Les plus gros attirent les plus petits, les poussières s’entrechoquent et s’agglutinent pour former des cailloux de plus en plus gros. Certains d’entre eux retombent dans l’étoile. D’autres continuent à fusionner et deviennent des rochers de taille imposante : c’est le phénomène d’accrétion.

accretion
Disque de matière en gravitation autour d’une proto-étoile

Au fur et à mesure que ces rochers accrochent toutes les poussières et cailloux qui passent près d’eux, ils grandissent. Certains s’entrechoquent violemment et sont pulvérisés. Mais les plus chanceux atteignent une taille de plusieurs kilomètres : ces objets cosmiques sont les ancêtres des astéroïdes, des comètes et des planètes !

Au final, ces « planétésimaux »,  finissent par faire le ménage : toute la matière dans leur voisinage vient se coller à eux pour former une boule de matière dense et très chaude, le « cœur planétaire ». A ce stade, il ne reste quasiment plus rien autour de ce « bébé planète » qui, du coup, ne grossit plus.

Les années passent et le cœur planétaire se refroidit lentement. Les derniers débris restants sont éliminés. Ce qui constitue désormais une planète à part entière continue à tourner en orbite autour de son étoile.

Pour en savoir plus >> http://www.youtube.com/watch?v=UQA0cpFzSb8

Les différents types de planètes

En fonction de leur taille et de leur distance par rapport au soleil, ces objets célestes se transforment en deux types de planètes : les rocheuses et les gazeuses.

  • Les planètes rocheuses
Les quatre planètes rocheuses de notre système solaire
Les quatre planètes rocheuses de notre système solaire

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p style= »text-align: left; »>Également appelées planètes telluriques, elles sont assez petites et proches de leur étoile. Elles sont principalement constituées de roches, ce qui en fait des planètes « dures » (sur lesquelles on pourrait imaginer marcher). Dans notre système solaire, on en dénombre quatre : Mercure, Vénus, la Terre et Mars.

Sur ces planètes, la température varie énormément : sur Mercure, il peut faire jusqu’à 427° ! Idem sur Vénus. A l’inverse, il fait très froid sur Mars : jusqu’à -160°. La Terre est la seule planète où les températures sont modérées, ce qui permet à l’eau de rester à l’état liquide.

La Terre et Mars, les deux plus éloignées sur soleil, sont les seules à posséder leurs propres satellites naturels : la Lune pour la Terre, Phobos et Deimos pour Mars.

Les planètes telluriques possèdent un noyau liquide de magma en fusion. Ce magma ressort à la surface lors des éruptions volcaniques. La Terre possède également une couche épaisse de métal en fusion autour de son noyau : le manteau. La croûte terrestre glisse dessus : c’est le phénomène de tectonique des plaques.

Coupe de la Terre

  • Les planètes gazeuses

Les planète gazeuses ne sont pas du tout constituées de la même manière. Comme leurs noms l’indiquent, elles sont composées principalement de gaz. Elles possèdent un noyau solide de roche et de glace et sont entourées d’une énorme enveloppe de d’hydrogène et d’hélium. Cela signifie qu’il n’y a pas de sol comme sur Terre : on ne peut pas y marcher (juste y voler !)

Coupe de Neptune

Et surtout, les planètes gazeuses sont énormément plus grosses que les planètes rocheuses ! Jupiter par exemple fait 300 fois la taille de la Terre ! L’énorme tempête qui la balaye (cette tache rouge qui la caractérise) pourrait engloutir la Terre entière !

Il existe 4 planètes gazeuses dans notre système solaire : Jupiter (la plus grosse), Saturne, Neptune et Uranus. Elles possèdent chacune de nombreux satellites ainsi que des anneaux plus ou moins visibles : les anneaux de Saturne sont les plus connus car particulièrement repérables.

Jupiter possède 63 satellites, Saturne 62, Uranus 27 et Neptune 13. Ces chiffres s’expliquent du fait de la masse importante de ces planètes : la force de gravitation qu’elles exercent est telle que les objets célestes (comme les comètes ou les astéroïdes) sont attirés vers elles. Certains s’écrasent sur la planète, d’autres se mettent en orbite : c’est ce qui va former les anneaux et satellites des planètes gazeuses.

La taille des planètes du système solaire
La taille des planètes du système solaire
  • Les planètes naines

Les planètes naines sont des objets célestes, pas encore planètes et plus tout à fait astéroïdes. En orbite autour du soleil (mais très très éloignées de lui), elles sont encore régulièrement percutées par des météorites. Aujourd’hui, cinq objets sont reconnus comme planètes naines: Cérès, Pluton, Hauméa, Makémaké et Éris. Elles font partie de ce qu’on appelle les « objets transneptuniens » car situés au-delà de la planète Neptune, dans une zone nommée « ceinture de Kuiper ».

Et les exoplanètes ?

ALMA
Les téléscopes du réseau ALMA, au Chili, recherchent des exoplanètes.

Les planètes ne se situent pas uniquement dans notre système solaire : il y en a partout dans l’univers ! On les appelle les exoplanètes.

Il existe en effet des milliards de galaxies, qui contiennent chacune des milliards d’étoiles. Certaines ressemblent à notre Soleil, d’autres sont beaucoup plus grosses. Toutes n’ont pas de planète en orbite autour d’elles mais si on compte au moins une exoplanète pour chaque étoile, cela signifie qu’il existerait des milliards de milliards de planètes dans l’univers, soit plus que le nombre de grains de sables dans le désert !

Aujourd’hui, les scientifiques ont découvert plus de 1000 exoplanètes, parfois situées à des milliers d’années-lumière de la Terre. Il faudrait plusieurs centaines de milliers d’années de voyage pour leur rendre visite ! Heureusement, les chercheurs disposent d’outils qui leur permettent de détecter si ces planètes contiennent de l’eau et, éventuellement, si elles peuvent abriter des formes de vie extraterrestre.

> Et pour continuer dans le même domaine : pourquoi les planètes de notre système solaire ont-elles des noms de Dieux romains ?

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