Mystère sur la formation des planètes géantes gazeuses

Voici près de 5 milliards d'années que les planètes gazeuses géantes Jupiter et Saturne se sont formées, mais apparemment de manières très différentes. C'est ce qu'indiquent des scientifiques de l'Université californienne de Los Alamos, en collaboration avec l'observatoire de la Cote d'Azur en France, après avoir effectué d'importantes simulations informatiques.



Des modèles ont été créés établissant que des éléments réfractaires tels que le fer, le silicium, le carbone, l'azote et l'oxygène sont concentrés dans le noyau de Saturne alors qu'ils sont répartis dans l'atmosphère de Jupiter, planète pouvant ne pas posséder de noyau ou alors un très petit, insinuant un processus de formation différent pour les deux planètes.

Des données de plusieurs expériences récentes ont mis en évidence le comportement de l'hydrogène à des pressions plusieurs millions de fois supérieures à la pression atmosphérique terrestre, approchant du milieu régnant dans les géantes gazeuses. Ces expériences ont pour la première fois permis des mesures précises de l'équation d'état des fluides simples, tels que l'hydrogène, dans un milieu à haute pression et haute densité dans lequel le deutérium (l'isotope d'hydrogène possédant un neutron supplémentaire) s'ionise.

50 000 modèles différents sur les structures internes des deux planètes ont été développés, incluant toutes les variations possibles fournies par les expériences en laboratoire.

Jupiter, Saturne et les autres planètes géantes se composent de gaz, comme le soleil: Elles ont une composition massique d'environ 70% d'hydrogène, le reste étant majoritairement de l'hélium et un peu d'éléments plus lourds. Par conséquent il était difficile de calculer leur structure interne, l'équation d'état de l'hydrogène aux hautes pressions n'étant pas bien maîtrisée.

En estimant la quantité totale des éléments lourds et leur distribution à l'intérieur de Jupiter et de Saturne, les modèles fournissent une meilleure vue de la façon dont les planètes se sont formé par accrétion d'hydrogène, d'hélium et d'éléments solides qui constituaient la nébuleuse orbitant autour du Soleil il y a 5 milliards d'années.

Les résultats de ces modèles seront utiles pour orienter les mesures de Cassini et d'autres sondes spatiales sur Jupiter, permettant ainsi d'éclaircir le mystère régnant sur la formation des planètes gazeuses.

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