Naissance du Soleil et des planètes

Il y a 4,5 milliards d'années, un gigantesque nuage de poussière et de gaz dérivait dans l'espace. Ce nuage moléculaire sombre et froid était principalement composé d'hydrogène (74 %) et d'hélium (24 %), les éléments les plus courants de l'univers. Mais elle contenait également de faibles traces de fer, d’oxygène et de silicium – les vestiges d’anciennes étoiles ayant explosé en supernovae.

 

Peut-être sous l’effet d’une onde de choc provoquée par l’explosion d’une étoile voisine, de petites zones de condensation au sein du nuage moléculaire ont accumulé davantage de matière. Sous l’effet de leur gravité, celles-ci ont commencé à s’effondrer sur elles-mêmes. La pression et la température n’ont cessé d’augmenter jusqu’à ce que la fusion nucléaire s’enclenche et que le Soleil nouvellement formé libère d’énormes quantités d’énergie.

 

Les restes de matière issus de la formation du Soleil ont entouré la nouvelle étoile sous la forme d’un disque plat de poussière et de gaz tournant lentement. C’est au sein de ce disque que se sont formés, à la suite de collisions et de condensations, les corps célestes du système planétaire tel que nous le connaissons aujourd’hui : avec les huit planètes et leurs lunes, ainsi que d’innombrables corps plus petits, tels que les astéroïdes et les comètes.

 

Près du Soleil extrêmement chaud, les éléments légers tels que l’hydrogène et l’hélium ont été repoussés par son rayonnement. Seuls les éléments lourds comme le fer, le nickel et le silicium ont survécu à cet endroit. C’est à partir d’eux que se sont formées les quatre planètes rocheuses : Mercure, Vénus, la Terre et Mars.

 

Les planètes extérieures, situées beaucoup plus loin du Soleil, ont en revanche pu attirer d’énormes quantités de gaz. C'est ainsi que se sont formées, dans le système solaire externe, les « planètes gazeuses » Jupiter et Saturne, et, encore plus loin du Soleil, les « planètes glacées » Uranus et Neptune. Elles sont accompagnées de nombreuses lunes.

Ceinture d'astéroïdes

Ceinture d'astéroïdes

Les deux groupes, celui des planètes rocheuses et celui des planètes gazeuses, sont nettement distincts l'un de l'autre. Entre les orbites de Mars et de Jupiter, très éloignées l'une de l'autre (525 millions de km), on trouve dans la ceinture d'astéroïdes environ un million (en 2026) de petits corps dont le diamètre peut atteindre 1 000 km. Parmi eux figurent la planète naine Cérès, d'un diamètre de 963 kilomètres, et une grande partie des astéroïdes du système solaire connus à ce jour.

ceinture de Kuiper

ceinture de Kuiper

Au-delà de l'orbite de Neptune, jusqu'à une distance de plusieurs milliards de kilomètres, s'étend la ceinture qui porte le nom de l'astronome néerlando-américain Gerard Peter Kuiper. Dans cette zone plate en forme de disque, on trouve plus de 70 000 corps célestes d'un diamètre supérieur à 100 kilomètres, ainsi que d'innombrables objets plus petits. C'est probablement de cette région que proviennent de nombreuses comètes et fragments de comètes.

Soleil

Soleil

Le Soleil est au centre du système solaire, qui compte huit planètes, de nombreuses lunes et plusieurs millions de corps célestes plus petits. Avec une masse équivalente à 333 000 masses terrestres, il est mille fois plus massif que tous les autres corps du système planétaire réunis.

C'est une étoile de la Voie lactée : une boule de gaz brûlante d'un diamètre d'environ 1,4 million de kilomètres. Dans la réalité, cette distance correspond à 109 fois le diamètre de la Terre, mais dans notre modèle, elle ne représente que 31 centimètres.

En son sein, sous des pressions et des températures extrêmes (15 millions de degrés), 400 millions de tonnes de noyaux d’hydrogène fusionnent chaque seconde pour former des noyaux d’hélium (fusion nucléaire). Ce processus libère une quantité considérable d’énergie et fait briller le Soleil, dont la température de surface atteint 5 500 °C.

Avec un diamètre d’un peu moins de 1,4 million de kilomètres, le Soleil concentre en son sein la quasi-totalité de la masse du système solaire (99,9 %). Sa force d’attraction colossale maintient tous les autres corps sur des orbites elliptiques (lois de Kepler). En fonction de la forme de ces ellipses, les corps en orbite (par exemple les planètes) ne se trouvent pas toujours à la même distance du Soleil – comme ce serait le cas avec des orbites circulaires idéales –, mais s’en rapprochent au « périhélie » à chaque tour autour du Soleil, puis s’en éloignent à nouveau jusqu’à l’« aphélie ». Leur vitesse orbitale varie également : elle est plus élevée au « périhélie » qu’à l’« aphélie ».