Le scientifique de SwRI a étudié l'astéroïde binaire Patroclus-Menoetius, montré dans la conception de cet artiste, pour déterminer qu'un bouleversement des planètes géantes s'est probablement produit au début de l'histoire du système solaire, dans les 100 premiers millions d'années. Crédit :W.M. Observatoire Keck/Lynette Cook
Des scientifiques du Southwest Research Institute ont étudié une paire inhabituelle d'astéroïdes et ont découvert que leur existence indique un réarrangement planétaire précoce dans notre système solaire.
Ces corps, appelé Patrocle et Menoetius, sont les cibles de la prochaine mission Lucy de la NASA. Ils mesurent environ 70 miles de large et orbitent les uns autour des autres alors qu'ils entourent collectivement le Soleil. Ils sont le seul grand binaire connu dans la population de corps anciens appelés astéroïdes troyens. Les deux essaims de chevaux de Troie orbitent à peu près à la même distance du Soleil que Jupiter, un essaim en orbite devant, et l'autre de fuite, la géante gazeuse.
"Les chevaux de Troie ont probablement été capturés pendant une période dramatique d'instabilité dynamique lors d'une escarmouche entre les planètes géantes du système solaire - Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune — se sont produits, " a déclaré le scientifique de l'Institut SwRI, le Dr David Nesvorny. Il est l'auteur principal de l'article, "Preuve de la migration très précoce des planètes du système solaire à partir du cheval de Troie Jupiter binaire Patroclus-Menoetius, " Publié dans Astronomie de la nature . Ce bouleversement a poussé Uranus et Neptune vers l'extérieur, où ils ont rencontré une grande population primordiale de petits corps considérés comme la source des objets actuels de la ceinture de Kuiper, qui orbitent au bord du système solaire. "De nombreux petits corps de cette ceinture de Kuiper primordiale étaient dispersés à l'intérieur, et quelques-uns d'entre eux ont été piégés en tant qu'astéroïdes troyens."
Un problème clé avec ce modèle d'évolution du système solaire, cependant, a été quand il a eu lieu. Dans ce document, les scientifiques démontrent que l'existence même de la paire Patrocle-Ménoetius indique que l'instabilité dynamique parmi les planètes géantes doit s'être produite au cours des 100 premiers millions d'années de la formation du système solaire.
Ce GIF animé montre comment la paire Patrocle-Ménoetius orbite l'une autour de l'autre alors qu'elle tourne autour du Soleil en tandem avec Jupiter. Les scientifiques du SwRI postulent qu'un bouleversement de la planète géante a dû se produire au début de l'histoire du système solaire, parce que le binaire a été piégé intact par les essaims d'astéroïdes de Troie. Crédit :Durda/Marchi/SwRI
Des modèles récents de formation de petits corps suggèrent que ces types de binaires sont des vestiges des tout premiers temps de notre système solaire, lorsque des paires de petits corps pouvaient se former directement à partir d'un nuage de "cailloux" qui s'effondrait.
"Les observations de la ceinture de Kuiper d'aujourd'hui montrent que les binaires comme ceux-ci étaient assez courants dans les temps anciens, " a déclaré le Dr William Bottke, directeur du département d'études spatiales du SwRI, qui a co-écrit le document. "Seuls quelques-uns d'entre eux existent maintenant dans l'orbite de Neptune. La question est de savoir comment interpréter les survivants."
Si l'instabilité avait été retardée de plusieurs centaines de millions d'années, comme suggéré par certains modèles d'évolution du système solaire, des collisions au sein du disque primordial à petit corps auraient perturbé ces binaires relativement fragiles, n'en laissant aucun à capturer dans la population troyenne. Des instabilités dynamiques antérieures auraient laissé plus de binaires intacts, augmentant la probabilité qu'au moins un aurait été capturé dans la population troyenne. L'équipe a créé de nouveaux modèles qui montrent que l'existence du binaire Patrocle-Ménoetius indique fortement une instabilité antérieure.
Ce modèle d'instabilité dynamique précoce a des conséquences importantes pour les planètes telluriques, en particulier concernant l'origine des grands cratères d'impact sur la Lune, Mercure et Mars qui se sont formés il y a environ 4 milliards d'années. Les impacteurs qui ont créé ces cratères sont moins susceptibles d'avoir été projetés depuis les régions extérieures du système solaire. Cela pourrait impliquer qu'ils ont été fabriqués par des restes de petits corps du processus de formation de la planète terrestre.
Ce travail souligne l'importance des astéroïdes troyens pour éclairer l'histoire de notre système solaire. On en apprendra beaucoup plus sur le binaire Patroclus-Menoetius lorsque la mission Lucy de la NASA, dirigé par le scientifique de SwRI et co-auteur de l'article, le Dr Hal Levison, arpente le couple en 2033, aboutissant à une mission de 12 ans pour visiter les deux essaims de chevaux de Troie.
