Cérès s’est peut-être formé après Saturne et s’est glissé dans la ceinture d’astéroïdes

Il y a tellement de mondes étranges dans le système solaire que je commence à me demander ce qui est normal*.

Prenez Cérès. Découvert le 1er janvier 1801, c’est le premier objet détecté entre Mars et Jupiter. Peu de temps après, beaucoup d’autres ont été découverts – plus d’un million d’astéroïdes de la ceinture principale sont maintenant connus – mais Cérès est le plus grand. Il est si gros que les planétologues ne l’appellent pas un astéroïde. Au lieu de cela, c’est une protoplanète : un objet qui était en passe de devenir une véritable planète, mais qui a manqué de matière avant qu’il ne le puisse.

Il fait plus de 900 kilomètres de diamètre et le vaisseau spatial Dawn qui s’est mis en orbite autour de Cérès en mars 2015 a révélé une géographie riche, diversifiée et spectaculairement bizarre, avec un énorme cryovolcan solitaire, un cratère avec beaucoup de points lumineux qui se sont avérés être du sel. au-dessus de la remontée d’eau – Cérès peut avoir un océan sous la surface – et bien plus encore.

Une chose que Dawn a trouvée qui a été une plus grande surprise parmi beaucoup d’autres était la présence d’ammoniac. C’est relativement rare dans la ceinture principale d’astéroïdes, car elle se vaporise à des températures qui y sont typiques. L’ammoniac mélangé à d’autres composés sur Cérès indique qu’il est là depuis la formation du monde, ce qui implique fortement qu’il s’est formé plus loin dans le système solaire où la glace d’ammoniac est abondante. Si tel est le cas, il doit avoir migré d’une manière ou d’une autre dans le Soleil et s’être installé entre Mars et Jupiter.

Nous savons que les planètes peuvent faire cela – Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune se sont déplacés vers l’intérieur et vers l’extérieur peu de temps après leur formation – mais cela pourrait-il également être vrai de Cérès ?

Une équipe de scientifiques planétaires a publié ses recherches sur cette [link to paper]et trouve que c’est certainement possible, à la limite du probable.

Cette idée existe depuis un certain temps et a été étudiée par de nombreux scientifiques. Une façon d’y parvenir est d’utiliser des simulations numériques – un code qui utilise les mathématiques de la gravité et des interactions planétaires pour simuler les mouvements de systèmes à plusieurs corps comme les planètes – pour voir comment des objets de la taille de Cérès se comporteraient. Ce qui est nouveau ici, c’est qu’ils commencent avec une population d’objets de la taille de Cérès au-delà de Saturne, et commencent les simulations il y a plus de 4 milliards d’années ; C’est après que Jupiter et Saturne se sont formés, mais pendant qu’Uranus et Neptune grandissaient encore.

Il est probable que beaucoup de grosses planètes, environ 5 fois la masse de la Terre, se sont formées dans le système solaire externe et ont migré vers l’intérieur, mais n’ont pas pu dépasser Jupiter et Saturne. Lorsque suffisamment d’entre eux se sont accumulés à cette distance, ils ont commencé à entrer en collision, générant beaucoup de débris. Au final, deux ou trois planètes géantes se sont formées après Saturne, dont Uranus et Neptune ; un troisième peut s’être formé et éjecté par des interactions avec Jupiter.

D’autres travaux indiquent qu’à cette époque, il peut y avoir eu jusqu’à 3 600 corps glacés / rocheux de la taille de Cérès après Saturne, donc le nouveau travail commence avec ce nombre. Il y avait aussi un disque de gaz en orbite autour du Soleil à cette distance à ce moment-là, et les cérésoïdes (je viens de l’inventer, et en le disant à haute voix, je me rends compte que cela ne deviendra probablement pas une chose ; dans le journal, ils les appellent “cérès candidats , “ce qui est plus précis mais moins amusant) interagirait avec cela, ce qui les aiderait à tomber vers le Soleil. Il y a une traînée des corps se déplaçant à travers le gaz, mais ils laisseraient également un sillage derrière eux, et ce sillage force gravitationnellement les cérésoïdes. Tout cela les aiderait à se déplacer vers l’intérieur.

Après avoir exécuté les simulations, les scientifiques ont découvert que la plupart des objets étaient perdus. éjecté ou s’est écrasé sur des planètes. Mais une petite fraction survit, de 0,003% à 0,1%, selon l’endroit où le corps a commencé dans le système solaire. C’est un petit pourcentage, mais rappelez-vous que nous commençons avec 3 600 objets. Après de nombreuses exécutions, ils ont découvert que les simulations montraient que 70 % des objets qui se sont enroulés dans la ceinture d’astéroïdes avaient des tailles d’orbite similaires à celle de Cérès, 33 % avaient des orbites assez circulaires similaires à celle de Cérès et 45 % avaient une faible inclinaison, inférieure à 10°, similaire également à celle de Cérès.

À un moment donné après la formation des géantes gazeuses, les planètes géantes ont commencé à se déplacer en raison de leurs interactions gravitationnelles. Cela a fait des ravages sur la ceinture principale d’astéroïdes et les perturbations gravitationnelles ont probablement éliminé 80 à 90% de tous les objets de la ceinture principale. Lorsqu’ils en tiennent compte et que tous les autres objets sont perdus, ils constatent que leurs simulations prédisent… qu’il resterait environ un objet semblable à Cérès.

Eh bien, c’est pratique. C’est comme ça qu’on en a ! La deuxième plus grande roche est Vesta, également une protoplanète, mais elle ne fait qu’environ la moitié du diamètre de Cérès. Il semble donc que les simulations obtiennent une réponse à peu près correcte.

Comme d’habitude, cependant, je préviens qu’obtenir la bonne réponse ne signifie pas qu’une simulation est réellement droit. Il pourrait y avoir d’autres facteurs qui finissent par être importants que les sims n’incluent pas, par exemple. Notez aussi que j’ai écrit qu’il en restait “environ un”. Certaines pistes en auraient plus, d’autres aucun. Ce résultat est donc juste au sens statistique. Mais ce n’est pas grave, car cela correspond à la réalité, ce qui signifie que, dans un sens général, ils semblent bien faire les choses. Ils notent que toute simulation est “une version simplifiée et idéalisée de la réalité”, et poursuivent en énumérant où leur travail est limité, donc c’est cool. Il est important en science de noter où les choses pourraient être mieux faites à l’avenir.

Nous avions l’habitude de penser que toutes les choses du système solaire se formaient à peu près là où nous les voyons aujourd’hui. Nous savons maintenant que ce n’est vraiment, vraiment pas vrai. Cérès n’en est qu’un exemple, les planètes extérieures en sont un autre. Ce mouvement est complexe et subtil. Même maintenant, les orbites des planètes ne sont pas gravées dans l’espace, et sur de longues périodes de temps, comme des milliards d’années, elles changeront également. Mais nous pouvons utiliser notre compréhension de la gravité pour prédire cela, et même le postdicter pour voir où en étaient les choses lorsque le système solaire était jeune.

Je me demande quelles autres surprises nous attendent alors que nous faisons tourner l’horloge virtuelle de notre système solaire à l’envers. Ceres n’est peut-être que le premier de nombreux mondes qui ont commencé très différemment de ce qu’ils sont maintenant.

* Pour être honnête, j’ai commencé à me poser des questions il y a longtemps.

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