Quand la géologie révèle les secrets du Système solaire passé
Publié par Adrien le 07/03/2019 à 08:00
Source: CNRS
À cause de la nature chaotique du Système solaire, les astronomes estimaient jusqu'à maintenant qu'il était impossible de calculer la position et l'orbite des planètes au-delà de 60 millions d'années dans le passé. Une équipe internationale vient de faire sauter cette barrière en montrant comment l'analyse de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) géologiques permet de remonter à l'état du Système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de...) il y a 200 millions d'années. Cette étude, à laquelle a participé un astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) de mécanique céleste (La mécanique céleste est un terme qui désigne la description du mouvement d'objets astronomiques tels que les étoiles et planètes à l'aide des théories physiques et mathématiques.) et de calcul des éphémérides (Observatoire de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents de la Marne...) - PSL/CNRS/Sorbonne Université/Université de Lille), est publiée dans Proceedings of the National Academy of Sciences la semaine du 4 mars 2019.


Le système solaire © Y. Gominet/IMCCE/NASA

Contrairement à l'image que l'on peut s'en faire, les planètes ne tournent pas autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter,...) du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune,...) sur des orbites fixes, réglées précisément comme sur un planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie. Généralement les astres...) mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui...). Tous les objets de notre Système solaire influencent le mouvement des autres, un peu comme s'ils étaient connectés par des ressorts: une petite perturbation en un point (Graphie) du système se répercute sur l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut...) des planètes, qui tendront à revenir à leur position initiale. Les orbites des planètes sont animées d'un mouvement de lente (La Lente est une rivière de la Toscane.) rotation autour du soleil , et oscillent autour de leur valeur moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils...) (voir cette vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un support adapté à l'électronique et...) réalisée en 1993).

Depuis 1989, grâce aux travaux de Jacques Laskar, les astronomes savent que ces oscillations sont irrégulières, ou chaotiques, et que leurs calculs ne peuvent pas permettre de remonter au-delà de 60 millions d'années (Ma) pour comprendre l'état passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée sur le présent....) du Système solaire. Les incertitudes dues à la nature chaotique du Système solaire sont en effet multipliées par 10 tous les 10 Ma. Néanmoins, cette limite vient d'être levée grâce aux travaux d'une équipe internationale pluridisciplinaire auxquels a participé Jacques Laskar, astronome du CNRS à l'Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (Observatoire de Paris - PSL / CNRS / Sorbonne (La Sorbonne est un complexe monumental du Quartier latin de Paris. Elle tire son nom du théologien du XIIIe siècle Robert de Sorbon, le fondateur du collège de Sorbonne, collège...) Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) / Université de Lille). L'astronome français et ses collègues géologues ont en effet montré comment des données géologiques pouvaient permettre de repousser l'horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie, littérature, et bien d'autres...) de prédictibilité du Système solaire jusqu'à 200 Ma.

Mais comment la géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et λογος (logos,...) peut-elle nous renseigner sur l'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas être...) ? Grâce aux célèbres paramètres de Milankovitch: une partie des modifications climatiques du passé est due aux variations de l'insolation à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) terrestre résultant des modifications de son orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.). Or, ces changements climatiques passés ont laissé des traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la Commission...) sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus...), dans les strates géologiques. A partir des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très...) stratigraphiques, il est donc possible de déterminer les paramètres de l'orbite terrestre (Une orbite terrestre est une orbite située autour de la Terre. La Lune, le seul satellite naturel de la Terre, est située sur une orbite terrestre. Les...), et d'en déduire l'état des autres planètes.

Les chercheurs ont ainsi pu extraire des données quantitatives sur l'état passé du Système solaire grâce à deux importants forages dans des couches géologiques du continent (Le mot continent vient du latin continere pour « tenir ensemble », ou continens terra, les « terres continues ». Au sens propre, ce terme désigne une vaste étendue continue de...) nord-américain. Leurs résultats montrent par exemple qu'il y a 200 Ma l'excentricité (Cet article décrit l'excentricité en mathématiques et en psychologie.) de la Terre oscillait avec une période de 1,7 Ma, contre une période de 2,4 Ma aujourd'hui. Ceci constitue aussi une preuve géologique de la nature chaotique du Système solaire: s'il était régulier, on retrouverait la même période que celle observée actuellement.

L'équipe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique,...) espère maintenant affiner ces résultats grâce à l'étude d'autres dépôts géologiques en haute latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.) qui permettrait de donner une information complémentaire sur les variations de l'orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil à l'équinoxe) et des points cardinaux (nord de la boussole) ;) des orbites planétaires.

Bibliographie

The Geological Orrery: Mapping Chaos in the Solar System. Paul E. Olsen, Jacques Laskar, Dennis Kent, Sean Kinney, David Reynolds, Jingeng Sha et Jessica Whiteside. Proceedings of the National Academy of Sciences, la semaine du 4 mars 2019.
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