mage montrant les excentricités des planètes les plus intimes et des astéroïdes. Crédit :NASA / JPL-Caltech
Vénus a attiré beaucoup d'attention ces derniers temps, mais principalement dans la communauté scientifique, car le dernier film hollywoodien sur la planète est sorti dans les années 1960. Ceci est en partie dû à sa différence dramatique avec la Terre, et ce que cette différence pourrait signifier pour l'étude des exoplanètes. Si nous pouvons mieux comprendre ce qui s'est passé pendant la formation de Vénus pour en faire le paysage infernal qu'il est aujourd'hui, nous pourrions peut-être mieux comprendre ce qui constitue réellement la zone habitable autour d'autres étoiles.
De nombreux scientifiques planétaires se sont concentrés sur la formation de Vénus et le développement atmosphérique dans un passé récent. Maintenant, un nouvel article postule que Vénus aurait pu avoir de l'eau liquide à sa surface il y a à peine 1 milliard d'années. Et un contributeur à la disparition de cette eau pourrait être un coupable improbable :Jupiter.
Il existe des preuves que Jupiter a effectivement migré vers son orbite actuelle depuis le système solaire interne. Des théories comme la théorie de Grand Tack ou le modèle de Nice montrent des voies potentielles pour cette migration. Ce que le Dr Stephen Kane, un scientifique planétaire à UC Riverside, et ses co-auteurs se sont intéressés à l'effet que cette migration aurait pu avoir sur Vénus.
Par conséquent, ils ont simulé des centaines de milliers de chemins de migration de Jupiter lors de la formation du système solaire primitif. Il y avait beaucoup de scénarios de simulation où Vénus ou l'une des autres planètes terrestres ont été projetées hors du système solaire, et ces pistes ont été rejetées. Cependant, il y avait aussi de nombreux scénarios dans lesquels l'orbite de Vénus était gravement affectée. Une mesure d'une orbite est appelée excentricité, qui est essentiellement à quel point une orbite est elliptique. Certains des modèles de migration de Jupiter ont fait que Vénus a une excentricité 44 fois supérieure à son orbite réelle.
C'est important car Vénus a actuellement une orbite extrêmement circulaire avec une faible excentricité. Si les modèles de la migration de Jupiter à travers le système solaire primitif ont donné à Vénus une excentricité élevée, où est passée cette excentricité ?
La réponse la plus intrigante à cette question est qu'elle a été amortie par de l'eau liquide. L'eau liquide peut amortir les excentricités orbitales sur de longues périodes de temps, à mesure que son mouvement autour de la surface de la planète la pousse dans un schéma plus régulier grâce à un processus appelé dissipation des marées.
Une conséquence intéressante de la dissipation des marées est qu'elle peut potentiellement provoquer un emballement de la serre sur une planète, cependant, les auteurs ont calculé que ce n'était probablement pas le cas sur une jeune Vénus. Ils ont également exclu une autre source potentielle d'effet de serre incontrôlable :la lumière solaire incidente sur une planète. Mais les modèles ont montré que si la lumière solaire incidente maximale serait considérablement augmentée dans le cas d'une orbite hautement elliptique pour Vénus, ce n'était probablement pas suffisant pour créer un monde à effet de serre à lui seul.
Cependant, les excentricités fortement orbitales ont un autre effet sur l'eau liquide. Ils le font disparaître. Il s'agit d'un processus en deux étapes. D'abord, les orbites très excentriques provoquent des changements saisonniers importants, et peut soit geler l'eau en formations de neige ou de glace lorsque la planète est plus éloignée de l'étoile, soit l'évaporer en nuages lorsque la planète se rapproche de l'étoile. Alors que la planète est proche de l'étoile, il est également soumis à des quantités considérablement accrues de lumière ultraviolette. Cette lumière UV a pour effet supplémentaire de diviser les molécules d'eau, ne laissant que de l'hydrogène et de l'oxygène élémentaires. L'hydrogène plus léger peut alors être facilement extrait de l'atmosphère de la planète par le vent solaire, ne jamais être recombiné dans l'eau.
Représentation d'artiste de Vénus évoluant d'un monde aquatique potentiellement habitable au désert chaud qu'il est aujourd'hui. Crédit :NASA Goddard
La vapeur d'eau qui s'est évaporée dans l'atmosphère est en fait un gaz à effet de serre plus efficace que le dioxyde de carbone qui est actuellement présent dans l'atmosphère vénusienne. Avant qu'il ne soit retiré de la combinaison de la lumière UV et du vent solaire, cela aurait pu potentiellement causer une période connue sous le nom de "serre humide" sur la planète. Cela pourrait aussi avoir contribué à l'augmentation du CO
Il y a quelques questions supplémentaires qui viennent avec ces théories proposées de l'évolution de Vénus. Par exemple, s'il y avait tant d'eau sur Vénus, où est passé tout l'oxygène lorsqu'il a été retiré des molécules d'eau ? Le Dr Kane fait également partie d'une équipe scientifique qui espère répondre à cette question en envoyant un atterrisseur sur Vénus dans un proche avenir pour tester si des oxydes sont présents à la surface auxquels l'oxygène des radicaux libres aurait pu être lié.
Il existe également d'autres raisons potentielles pour l'amortissement des excentricités orbitales de Vénus autres que l'eau. Une influence potentielle est la Terre elle-même. Pour tester si c'est le cas, les chercheurs espèrent mieux comprendre ce que l'on appelle les cycles de Milankovitch, qui sont un modèle des changements périodiques des paramètres orbitaux de la Terre. Si la Terre avait un effet modérateur sur Vénus, l'énergie cinétique qui aurait été retirée du modèle orbital de Vénus aurait été absorbée par la Terre. Ce changement spectaculaire de l'énergie de l'orbite terrestre se serait manifesté dans des cycles de Milankovitch complètement asymétriques autour de l'époque où ce transfert d'impulsion s'est produit. Bien qu'il n'y ait pas eu de données pour soutenir cette théorie jusqu'à présent, de futures études paléoclimatiques pourraient faire la lumière sur la question de savoir si la Terre elle-même a emporté une partie de l'excentricité de son plus proche voisin.
Mais la meilleure estimation de la cause originelle de cette excentricité reste la migration de Jupiter. Et si la migration de la géante gazeuse provoquait Vénus dans l'état de serre dont elle souffrait, cela a des implications importantes pour tous les analogues de Vénus que nous pourrions trouver en orbite autour d'autres étoiles. Alors que nos instruments de détection de ces exoplanètes deviennent encore plus précis, nous sommes susceptibles de trouver beaucoup plus de planètes comme Vénus. Comprendre quoi, exactement, arrivé au seul modèle pour ce type de planète dans notre système solaire devient beaucoup plus important pour comprendre les zones habitables des étoiles. Avec tout l'intérêt renouvelé, Vénus pourrait même attirer l'attention d'Hollywood dans un avenir pas trop lointain.
