La ceinture d’astéroïdes s’est-elle vidée ou remplie ?

Jeudi, 14 septembre 2017

Un modèle inédit de l’origine de la ceinture d’astéroïdes a été développé au laboratoire d'astrophysique de Bordeaux. Cette étude est publiée dans Science Advances.

La ceinture d'astéroïdes constitue un vaste anneau entre Mars et Jupiter, qui s'étend de 2,1 à 3,3 UA du Soleil1 et dans lequel orbitent des corps rocheux dont les plus gros2 font quelques centaines de kilomètres de diamètre, mais dont la population est dominée par des corps de quelques dizaines de mètres ou moins. Contrairement aux images populaires, la ceinture d'astéroïdes est très faiblement peuplée. Si on rassemblait tous les astéroïdes qu'elle contient pour en faire une seule planète, sa masse serait 2000 fois moins importante que celle de la Terre. 

Jusqu’à présent les astrophysiciens faisaient l’hypothèse que la ceinture d’astéroïde avait du se vider considérablement au cours du temps, de plus de 99,9% de sa masse. En effet, si les roches étaient distribuées continûment entre les parties internes du disque où se sont formées les planètes telluriques et les régions les plus lointaines où sont nées les planètes géantes, on peut logiquement penser qu’il y avait initialement assez de solides dans la région de l’actuelle ceinture d’astéroïdes pour y former des planètes de masse comparable à la Terre.

Des chercheurs du Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux (CNRS/Université de Bordeaux) et de l'Universidade Estadual Paulista ont testé l'hypothèse inverse, à savoir que la région actuellement occupée par la ceinture d'astéroïdes était initialement vide de tous corps rocheux, et s'est peuplée à partir des petits corps transférées depuis les régions plus internes et plus externes par la formation des planètes. En testant ce scénario avec des simulations numériques, ils ont montré que la population ainsi injectée au sein de l'actuelle ceinture d'astéroïdes avait non seulement la bonne masse mais aussi la bonne composition. En effet, la partie la plus interne de la ceinture est constituée d'astéroïdes de type S, dénués d'eau et de matière organique, tandis que la zone plus externe est dominée par les astéroïdes de type C, riches en eau et matière organique. Dans les simulations, cette dichotomie se produit naturellement : la formation rapide des planètes géantes peuple tout d'abord la ceinture externe de corps de nature cométaire, les astéroïdes de type C, tandis que les astéroïdes de type S implantés dans la ceinture interne sont les résidus plus tardifs de la formation des planètes telluriques.

Ce modèle simple et inédit est une alternative à d'autres modèles plus complexes tels que le Grand Tack. Elle permet d'envisager la formation des planètes et des petits corps du système solaire sous un angle nouveau.


Note(s): 

1- UA = unité astronomique = la distance Terre-Soleil soit ~150 millions de km3

2-Ceres, Vesta, Pallas, etc.

 

Source(s): 

Sean N. Raymond and Andre Izidoro, The empty primordial asteroid belt, Science Advances, 13 Sep 2017, Vol. 3, no. 9, DOI: 10.1126/sciadv.1701138

Contact(s):
  • Sean Raymond, Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux (LAB-CNRS/Université de Bordeaux)
    sean [dot] raymond [at] u-bordeaux [dot] fr, 05 40 00 30 70

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