Le futur du système solaire

[jerome]

Hier les chercheurs Jacques Laskar et Mickael Gastineau ont révélé une étude statistique sur l'avenir du système solaire.

Petit extrait de l'article de Libé sur le sujet :


Cette expérience consiste à prendre plus de 2500 «trajectoires», pour autant de configurations du système solaire tel que les éphémérides les plus précis le décrivent quant aux orbites des planètes. Puis à simuler leur évolution sur cinq milliards d’années.

(...)
Dans certaines des configurations où Mercure s'échappe de son orbite actuelle, un cas abouti à une collision entre Mercure et la Terre, 29 cas à une collision entre Mars et la Terre et 18 à une collision entre Vénus et la Terre.

A lire sur le sujet

Voici la vidéo de la collision entre Vénus et la Terre et entre Mars et la Terre

Voici le communiqué du CNRS :


Mercure, Mars, Vénus, la Terre : le choc des planètes !

Des collisions entre Mercure, Mars, Vénus et la Terre sont-elles envisageables? Pour répondre à cette question, l'équipe de l'Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (IMCCE, Observatoire de Paris/UPMC/CNRS) menée par l'astronome Jacques Laskar vient de réaliser une étude statistique inédite sur l'évolution du Système solaire. Dans 1 % des cas environ, les calculs conduisent à des collisions entre planètes ou entre une planète et le Soleil en moins de 5 milliards d'années. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature datée du 11 juin 2009. Le problème de la stabilité du Système solaire est l'un des plus vieux problèmes de la physique. Il a été posé par Isaac Newton après l'énonciation de sa loi de l'attraction universelle : la gravitation est une force responsable aussi bien de la chute des corps que du mouvement des corps célestes. Si l'on considère une planète unique autour du Soleil, on retrouve bien le mouvement elliptique décrit par Kepler. Cependant, dès que plusieurs planètes orbitent autour du Soleil, elles sont soumises à leur attraction mutuelle qui vient perturber leur mouvement. Jusqu'à très récemment, les scientifiques ont accepté une image régulière et quasi périodique du mouvement des planètes, ne permettant ni les collisions ni les rencontres proches. Il y a tout juste 20 ans et grâce à des calculs précurseurs sur ordinateurs, Jacques Laskar a montré qu'au contraire, le mouvement du Système solaire est chaotique . Dès lors, il est devenu impossible de prédire le mouvement des planètes sur une durée de plus de quelques dizaines de millions d'années (Ma). De plus, il n'est plus possible de calculer une seule orbite du mouvement pour répondre à la question de la stabilité du Système solaire, c'est à dire décider si une collision d'une planète avec une autre ou avec le Soleil est possible en moins de 5 milliards d'années (ou 5 Ga), date à laquelle le Soleil parviendra à la fin de sa vie en devenant une étoile rouge. En 1994, Jacques Laskar, dans une première étude à long terme, a montré que la diffusion chaotique de l'orbite de Mercure est telle qu'une rencontre proche ou une collision avec Vénus est possible en moins de 5 Ga. Pour parvenir à ce résultat, il a utilisé des équations moyennées permettant de diviser par plus de 1 000 les temps de calculs. Cependant, cette approximation n'est plus valable au voisinage de la collision. Une étude statistique sur un modèle complet, sans moyennisation et incluant les contributions de la relativité générale s'e st donc révélée nécessaire. Elle est décrite dans le numéro ! de Nature du 11 juin 2009. Grâce aux calculs précédemment effectués, il est apparu qu'il fallait réaliser un très grand nombre de simulations du mouvement du Système solaire sur 5 Ga, car l'estimation de la probabilité recherchée est faible. Ainsi, pour obtenir une étude statistique significative, Jacques Laskar et Mickael Gastineau (Observatoire de Paris/UPMC/CNRS) ont calculé plus de 2 500 trajectoires d'un modèle réaliste du Système solaire, comprenant la relativité générale et la contribution de la Lune. Chaque solution nécessitant près de 4 mois de calcul, les chercheurs ont dû rassembler une très grande puissance de calcul, notamment grâce à la mise en place de la nouvelle machine JADE du Centre Informatique National de l'Enseignement Supérieur (C.I.N.E.S) pour mener à bien ce travail et trouver les 7 millions d'heures de calcul nécessaires. Les 2500 solutions trouvées sont compatibles avec notre connaissance actuelle du Système solaire. Dans la majorité des cas, celui- ci continue d'évoluer comme dans les quelques millions d'années les plus récentes : les orbites planétaires se déforment et précessent (à savoir qu'elles effectuent de lents mouvements) sous l'influence des perturbations mutuelles des planètes mais sans possibilité de collisions ou d'éjection de planètes hors du Système solaire. Néanmoins, dans 1% des cas environ, l'excentricité de Mercure (qui traduit l'élongation de son orbite) augmente considérablement. Dans plusieurs cas, cette déformation de l'orbite de Mercure conduit alors à une collision avec Vénus ou avec le Soleil d'ici à 5 Ga, tandis que l'orbite de la Terre reste peu affectée. En revanche, pour l'une de ces orbites, l'augmentation de l'excentricité de Mercure est suivie d'une augmentation de l'excentricité de Mars, et d'une déstabilisation complète des planètes du Système solaire interne (Mercure, Vénus, Terre, Mars) dans 3,4 Ga. Sur 201 cas étudiés, hormis 5 exemples où l'on assiste à une éjection de Mars hors du Système solaire, tous les autres conduisent à des collisions entre les planètes ou entre une planète et le Soleil en moins de 100 millions d'années après cette déstabilisation. Un cas abouti à une collision entre Mercure et la Terre, 29 cas à une collision entre Mars et la Terre et 18 à une collision entre Vénus et la Terre.

[Lisore]

Voici la vidéo de la collision entre Vénus et la Terre et entre Mars et la Terre

Le sujet est intéressant, mais les vidéos, à mon sens, ne présentent aucun intérêt. C'est mignon, mais je doute que, d'ici quelques milliards d'années, les continents aient toujours la même apparence (rapport à un truc qui s'appelle la tectonique des plaques et la dérive des continents qui en résulte )

[Eons]

Ces astronomes, toujours dans la Lune

Sinon, pour rester dans le sujet, j'ai moi-même effectué des simulations en supposant que les champs de gravitation étaient soumis à la même limite de propagation que la lumière.

Première conséquence, les planètes ne sont pas attirées par le Soleil là où il se trouve, mais là où il était un peu plus tôt (8mn pour la Terre, 30mn pour Jupiter...), et réciproquement.
Dès lors, aucune stabilité à long terme possible : les planètes s'éloignent du Soleil, et d'autant plus vite qu'elles sont plus grosses.
Le problème, c'est que je trouve, par exemple, que Jupiter aurait doublé l'orbite terrestre il y a seulement 30 millions d'années – ce que toutes nos connaissances du passé donnent évidemment comme faux.

Question : qu'est-ce qui fait que les orbites planétaires soient "relativement" stables ?
a) La vitesse des ondes gravitationnelles beaucoup plus importante que celle de la lumière ?
b) Un paramètre complexe que je n'aurais pas pris en compte ?

J'aimerais savoir si les simulations "officielles" tiennent compte du facteur "vitesse des ondes gravitationnelles", ou s'il est carrément négligé.