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Nouvelles idées sur ce qui aurait pu écraser Uranus sur son côté

Astronomie : Nouvelles idées sur ce qui aurait pu écraser Uranus sur son côté

Le géant gazier / de glace Uranus a longtemps été une source de mystère pour les astronomes. En plus de présenter certaines anomalies thermiques et un champ magnétique décentré, la planète est également unique en ce sens qu’elle est la seule du système solaire à tourner sur elle-même. Avec une inclinaison axiale de 98 °, la planète connaît des saisons radicales et un cycle jour-nuit aux pôles où un seul jour et une seule nuit durent 42 ans chacun.

Grâce à une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université de Durham, la raison de ces mystères peut enfin avoir été trouvée. Avec l'aide de chercheurs de la NASA et de plusieurs organisations scientifiques, l'équipe a procédé à des simulations qui ont montré comment Uranus pouvait avoir subi un impact considérable dans son passé. Cela expliquerait non seulement l'inclinaison extrême et le champ magnétique de la planète, mais expliquerait également pourquoi l'atmosphère extérieure de la planète est si froide.

L'étude, "Conséquences des impacts géants sur les premiers Uranus pour la rotation, la structure interne, les débris et l'érosion atmosphérique" a récemment été publiée dans The Astrophysical Journal. L’étude était dirigée par Jacob Kegerreis, chercheur au doctorat à l’Institut de cosmologie computationnelle de l’Université de Durham. Washington et UC Santa Cruz.

Les impressions de l'artiste sur l'énorme impact que l'on croit avoir formé la Lune il y a environ 4, 5 milliards d'années. Crédit: Joe Tucciarone

Dans le cadre de leur étude, financée par le Conseil de la science et de la technologie, la Royal Society, la NASA et le Laboratoire national Los Alamos, l’équipe a réalisé les premières simulations sur ordinateur à haute résolution de la façon dont des collisions massives avec Uranus affecteraient la planète évolution. Comme Kegerries l'a expliqué dans un communiqué de presse récent de l'Université de Durham:

«Uranus tourne sur lui-même, son axe étant presque perpendiculaire à celui de toutes les autres planètes du système solaire. Cela a presque certainement été causé par un impact géant, mais nous savons très peu de choses sur la façon dont cela s'est réellement passé et sur la manière dont un événement aussi violent a affecté la planète. "

Pour déterminer l'impact d'un impact géant sur Uranus, l'équipe a réalisé une série de simulations hydrodynamiques lissées de particules (SPH), également utilisées dans le passé pour modéliser l'impact géant ayant conduit à la formation de la Lune (alias the Giant Impact). Théorie). Au total, l’équipe a exécuté plus de 50 scénarios d’impact différents en utilisant un ordinateur puissant pour voir s’il reproduirait les conditions qui ont façonné Uranus.

En fin de compte, les simulations ont confirmé que la position inclinée d'Uranus était due à une collision avec un objet massif (entre deux et trois masses terrestres) survenue il y a environ 4 milliards d'années - c'est-à-dire pendant la formation du système solaire. . Cela concordait avec une étude précédente qui indiquait qu’un impact sur une jeune proto-planète faite de roche et de glace pourrait être responsable de l’inclinaison axiale d’Uranus .

Image composite d'Uranus par Voyager 2 et deux observations différentes faites par Hubble - une pour l'anneau et une pour les aurores. Crédit: NASA / ESA

FindingsNos résultats confirment que le résultat le plus probable était que le jeune Uranus était impliqué dans une collision cataclysmique avec un objet deux fois plus vaste que la Terre, le faisant basculer de son côté et déclenchant les événements qui ont contribué à sa création. la planète que nous voyons aujourd'hui », a déclaré Kegerries.

En outre, les simulations ont répondu à une question fondamentale sur Uranus, posée en réponse à des études antérieures. Les scientifiques se sont essentiellement demandé comment Uranus pourrait conserver son atmosphère après une violente collision, qui aurait théoriquement balayé ses couches externes d'hydrogène et d'hélium. Selon les simulations de l’équipe, c’est probablement parce que l’impact a frappé rudement Uranus.

Cela aurait suffi à modifier l'inclinaison d'Uranus, mais n'était pas assez fort pour supprimer son atmosphère extérieure. De plus, leurs simulations ont montré que l'impact aurait pu larguer des roches et des glaces en orbite autour de la planète. Cela aurait pu alors se fusionner pour former les satellites internes de la planète et modifier la rotation de toutes les lunes préexistantes déjà en orbite autour d’Uranus.

Enfin, les simulations offrent une explication possible de la manière dont Uranus a obtenu son champ magnétique décentré et ses anomalies thermiques. En bref, l'impact aurait pu créer de la glace en fusion et des blocs de roche asymétriques à l'intérieur de la planète (expliquant ainsi son champ magnétique). Cela aurait également pu créer une couche mince de débris près du bord de la couche de glace de la planète qui aurait piégé la chaleur interne, ce qui pourrait expliquer pourquoi l'atmosphère extérieure d'Uranus est soumise à des températures extrêmement froides de -216 ° C (-357 ° C). F).

La conception de cet artiste montre l'exoplanète de la taille d'Uranus, Kepler-421b, qui gravite autour d'une étoile orange de type K à environ 1 000 années-lumière de la Terre. Crédit: David A. Aguilar (CfA)

En plus d'aider les astronomes à comprendre Uranus, l'une des planètes les moins bien comprises du système solaire, l'étude a également des implications en ce qui concerne l'étude des exoplanètes. Jusqu'à présent, la plupart des planètes découvertes dans d'autres systèmes stellaires avaient une taille et une masse comparables à celles d'Uranus. Les chercheurs espèrent que leurs découvertes éclaireront la composition chimique de cette planète et expliqueront leur évolution.

Comme l’a dit le Dr Luis Teodoro - de l’Institut BAER et du Centre de recherche Ames de la NASA - et l’un des coauteurs du document, «toutes les preuves démontrent que les impacts géants sont fréquents lors de la formation de la planète. ont maintenant un aperçu de leurs effets sur les exoplanètes potentiellement habitables. "

Dans les années à venir, de nouvelles missions sont prévues pour étudier le système solaire externe et les planètes géantes. Ces études aideront non seulement les astronomes à comprendre l'évolution de notre système solaire, mais aussi à nous expliquer le rôle que jouent les géantes gazeuses en matière d'habitabilité.

Pour en savoir plus: Université de Durham, The Astrophysical Journal

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