Pleine lune

Big Bang et au-delà : les origines astronomiques de l’univers – 3e partie

Dans notre billet précédent, nous avons discuté de la formation des étoiles, depuis les boules de gaz en condensation à l’intérieur d’un nuage interstellaire jusqu’à la formation d’amas ouverts de centaines d’étoiles sœurs, à l’aide d’images prises dans les observatoires du parc provincial Killarney.

Dans le billet d’aujourd’hui, nous allons discuter de la façon dont les planètes et la vie ont été créées à partir des débris de la formation des étoiles.

La formation des planètes

Les astronomes croient que notre système solaire primitif était principalement composé de gaz, de poussière et de glace issus de la formation du Soleil.

Disque protoplanétaire
Disque protoplanétaire autour de l’étoile HL Taurie. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Au fil du temps, un disque protoplanétaire, comme celui illustré ci-dessus, se serait formé autour de notre propre Soleil. Comme tous les disques protoplanétaires, le nôtre a été créé par la gravité d’une étoile centrale qui a fait tourner la matière autour d’elle à une telle vitesse que toute la matière en orbite est tombée dans un mince disque. Dans de tels disques d’accrétion, des corps plus vastes sont construits par les collisions de billions de plus petits corps.

Ce processus a mené à la formation, dans un premier temps, de planétésimaux plus petits, puis, à partir de ceux-ci, de planètes et d’astéroïdes. Aux confins du système solaire, les débris rocheux et glacés sont devenus les comètes et les objets de la ceinture de Kuiper.

Le système solaire prend forme

À l’aube de notre système solaire, il y a peut-être eu des dizaines de planètes en orbite autour du Soleil. Par des collisions destructives, certaines de ces planètes se sont détruites les unes les autres jusqu’à ce que nous arrivions aux huit planètes officiellement reconnues aujourd’hui.

La Lune
La Lune, telle qu’imagée par le télescope de 0,41 mètre dans la coupole Kchi Waasa Debaabing du complexe de l’observatoire du parc provincial Killarney.

Ces collisions peuvent s’être produites dans tout le système solaire et près de chez nous.

Selon une méthode prometteuse, une ancienne planète de la taille de Mars, appelée Théia, serait entrée en collision avec notre Terre primitive, appelée Gaia, pour produire le système Terre-Lune que nous connaissons aujourd’hui.

Regarder au-delà pour en savoir plus sur la Terre

L’étude des planètes telles que nous les voyons aujourd’hui nous en apprend beaucoup sur la formation de la Terre, son comportement et son avenir possible.

Sur certaines planètes terrestres (Mercure, Vénus, Terre et Mars), les volcans et la tectonique des plaques (sous l’effet probable de la chaleur résiduelle du disque protoplanétaire, de la chaleur de frottement et de la décroissance radioactive) ont aidé à façonner les continents et les chaînes de montagnes.

L’eau et la glace apportées par les comètes, les astéroïdes et l’activité volcanique ont aidé à créer une atmosphère et des forces érosives. L’azote qui compose 78 % de notre atmosphère trouve son origine dans notre disque protoplanétaire qui, à son tour, a été infusé avec les restes d’azote des étoiles qui ont vécu et sont mortes bien avant le Soleil (consultez le billet précédent).

vue de Mars
La planète Mars telle qu’imagée par le télescope de 0,41 mètre dans la coupole Kchi Waasa Debaabing du complexe de l’observatoire du parc provincial Killarney

Dans l’image de Mars (ci-dessus), nous pouvons observer ce qui suit :

  • sa calotte polaire Sud (au bas);
  • une brume d’un blanc bleuté autour de son pôle Nord (au haut);
  • un énorme fossé d’effondrement, appelé Valles Marineris (au centre, à droite);
  • un grand volcan, appelé Olympus Mons (au centre, à gauche).

De nouvelles observations effectuées par des engins spatiaux et des modules atterrisseurs robotisés commencent à révéler des détails fascinants sur l’histoire possible de Mars, et ce que cela pourrait nous apprendre sur l’évolution de notre propre planète.

Un avertissement précoce du changement climatique

Aujourd’hui, nous sommes tous très préoccupés par les gaz à effet de serre d’origine humaine et leurs répercussions sur le changement climatique.

Le concept selon lequel le gaz à effet de serre a des répercussions sur les températures planétaires n’est pas nouveau. Seule une petite quantité de gaz à effet de serre est requise pour maintenir notre planète à une température confortable.

Toutefois, l’idée qu’un excès de gaz à effet de serre peut causer un réchauffement massif s’est cristallisée dans les années 1960. Le désormais célèbre astronome Carl Sagan a observé des preuves de l’effet de serre sur Vénus, ce qui nous a donné un avertissement précoce sur ce à quoi nous pourrions être confrontés à l’avenir si nous ne réduisons pas nos émissions de gaz à effet de serre.

Image de Vénus
Photo de la planète Vénus prise par la sonde spatiale Mariner 10. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Le mélange de gaz à effet de serre de Vénus est si important qu’il en fait la planète la plus chaude du système solaire, même si elle est presque deux fois plus éloignée et reçoit donc quatre fois moins de chaleur du Soleil que Mercure.

Les impacts – sources de vie et de mort

Après la formation des principales planètes, il restait encore de nombreux débris d’astéroïdes et de comètes glacées.

La plupart des débris auraient été dispersés par les forces gravitationnelles du Soleil ou de Jupiter jusqu’aux confins de notre système solaire. Toutefois, certains se sont approchés suffisamment près pour percuter la Terre.

Ces impacts auraient été à la fois bénéfiques et destructeurs pour la vie. La vie a pu bénéficier de l’apport d’eau et de composés organiques sur notre planète. Bien sûr, les effets destructeurs sont évidents dans la mesure où les impacts auraient détruit la plupart des formes de vie dans la région immédiate, voire dans une plus large mesure dans le monde entier.

Image aérienne du bassin de Sudbury
Crédit image : NASA Arth Observatory – Contour du cratère d’impact du bassin de Sudbury d’après les recherches de Hudyma, Marty et Beneteau, Donna. (2010). Sudbury Regional Seismic Network.

L’image ci-dessus montre l’impact d’une comète vieille d’un milliard d’années (en bleu) formant le bassin de Sudbury et l’impact d’un astéroïde vieux de 37 millions d’années (en vert) formant le lac Wanapitei. La ville de Sudbury est au bas de l’image, au centre.

Un cratère météorite à Parcs Ontario

Saviez-vous que Parcs Ontario a son propre cratère météorite?

Image aérienne du cratère météorique de Brent au parc provincial Algonquin
Cratère météorique de Brent au parc provincial Algonquin. Crédit image : Bing Cartes de Microsoft

Le cratère météorique de Brent situé dans la partie nord du parc provincial Algonquin est un extraordinaire cratère d’impact qui a été créé il y a environ 400 millions d’années.

On estime que l’explosion qui a résulté de cet impact a généré l’équivalent de 250 mégatonnes de TNT, soit environ cinq fois plus que la plus grande bombe à hydrogène ayant jamais explosé sur la Terre!

Le lien cosmique avec nos parcs et nous-mêmes

Nous avons appris beaucoup de choses sur l’histoire de notre univers depuis son commencement dans le Big Bang jusqu’à la formation de notre planète, et nous n’avons eu le temps que d’effleurer la surface des découvertes dans ces domaines.

C’est maintenant le temps de rassembler toutes nos connaissances et de tisser une histoire de notre existence d’après ce dont nous avons discuté.

Les parcs provinciaux de l’Ontario sont une magnifique toile de fond pour le sujet des origines cosmiques de la Terre.

Le carbone des arbres et le silicium des roches proviennent des restes d’étoiles et de supernovae. Les montagnes lointaines ont été construites par l’activité tectonique, alimentées, du moins en partie, par l’énergie du disque protoplanétaire. L’eau des lacs trouve peut-être son origine dans les premiers astéroïdes et/ou comètes. Le ciel éclatant provient de notre atmosphère riche en azote et d’une récente éruption volcanique.

Les poissons dans le lac et les oiseaux dans le ciel ont des ancêtres communs, formés à partir de composés organiques qui ont peut-être été apportés sur la Terre il y a de nombreux éons. Enfin, l’hémoglobine de notre sang, et du sang de toutes les personnes qui nous sont chères, provient des noyaux d’anciennes étoiles devenues supernovae.

Pour paraphraser les paroles de sagesse de Carl Sagan et de William Shakespeare, nous sommes faits de la même matière que les étoiles et nous sommes donc les enfants du Cosmos [traduction libre]. À ce titre, nous avons tout intérêt à appliquer les leçons du cosmos à la gestion de notre planète.

Nous devons à nous-mêmes et à l’univers de protéger notre planète en apprenant, en écoutant et en agissant pour la protéger pour les générations futures.

Vous voulez continuer à lire?

Pour poursuivre l’histoire des origines astronomiques de l’univers, voici les autres billets allant du Big Bang à nos parcs provinciaux et au-delà :

Remarque : À moins d’indication contraire, toutes les images astronomiques utilisées dans cette série ont été prises à l’aide de l’équipement de l’un de nos deux observatoires au parc provincial Killarney; Waasa Debaabing, « voir loin (à vue d’œil) » et Kchi waasa Debaabing, « voir très loin (à perte de vue) ».