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Le rôle primordial de Saturne dans la formation des lunes de Jupiter

Jeudi 3 mai 2018

Jupiter possède quatre satellites massifs (Io, Europe, Ganymède et Callisto) qui sont supposés s’être formés dans un disque gazeux autour de Jupiter, de manière analogue aux planètes du système solaire autour du Soleil. A ce jour, la question de l’origine des satellites n’est toujours pas résolue. Une étude menée par des chercheurs du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM-CNRS, CNES, Aix-Marseille Université) montre que la formation de Saturne a permis d’implanter une quantité considérable de planétésimaux dans le disque entourant Jupiter, permettant ainsi la formation de quatre lunes massives. L’étude montre par ailleurs que certains planétésimaux dispersés par Saturne se sont également retrouvés implantés dans la ceinture principale d’astéroïdes, expliquant ainsi pourquoi beaucoup d’entre eux sont riches en glace.

Dans les derniers instants de sa formation, une planète géante telle que Jupiter est assez massive pour nettoyer son orbite et creuser un sillon dans le gaz de la nébuleuse protosolaire. Dans ce contexte, il est difficile d’expliquer la formation de lunes massives comme les satellites Galiléens car le disque entourant Jupiter se trouve privé des principales sources d’approvisionnement en matériaux solides qui sont nécessaires à la construction des lunes.

Dans une étude à paraître dans The Astronomical Journal, une équipe franco-américaine menée par des chercheurs du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM-CNRS, CNES, Aix-Marseille Université) montre que la formation de Saturne a joué un rôle crucial dans l’apport de corps solides dans le disque entourant Jupiter, permettant ainsi la formation des satellites Galiléens. A partir de simulations numériques, ces chercheurs ont montré que Saturne disperse les planétésimaux [1] qui l’entourent, et que certains d’entre eux sont finalement capturés dans le disque entourant Jupiter. Les simulations révèlent également que des planétésimaux sont envoyés vers le système solaire interne, dans la région deformation des planètes telluriques et la ceinture d’astéroïdes. Ces objets ont donc pu jouer un rôle dans l’apport d’eau sur Terre et expliqueraient la présence de certains astéroïdes riches en eau dans la ceinture principale sans pour autant invoquer une migration importante de Jupiter.

Si le scénario proposé s’avère correct, les satellites Galiléens pourraient posséder des signatures isotopiques semblables à celles de certaines météorites primitives collectées sur Terre et qui pourraient être mesurées par de futures missions d’exploration du système jovien telles que la mission JUICE de l’ESA ou Europa-Clipper de la NASA. Une autre implication importante de ce scénario est que la présence de satellites massifs autour d’une planète serait liée à l’existence d’autres planètes dans le système, une donnée importante à prendre en compte dans la recherche d’analogues aux Galiléens dans les systèmes extrasolaires.

Contacts

Thomas Ronnet - LAM (CNRS/Aix-Marseille Université) / Tel : 04 91 05 59 60
Olivier Mousis - LAM (CNRS/Aix-Marseille Université) / 06 60 85 33 92
Pierre Vernazza - LAM (CNRS/Université d’Aix-Marseille) / 04 91 05 59 11

Notes

[1Astéroïdes primordiaux à partir desquels les corps du système solaire se sont formés.

Source(s)

T. Ronnet, O. Mousis, P. Vernazza, J. I. Lunine, A. Crida. Saturn's formation and early evolution at the origin of Jupiter's massive moons. The Astronomical Journal, 2018, 155, 5. (https://doi.org/10.3847/1538-3881/aabcc7)