Par Ho-Diep Dinh | Mis à jour le 24 mars 2022
Notre système solaire s'est formé il y a 4,6 milliards d'années à partir d'un nuage en rotation de gaz et de poussière. L'effondrement de ce disque protoplanétaire a créé le Soleil au centre, tandis que les planètes rocheuses intérieures (Mercure, Vénus, Terre et Mars) se sont formées plus près du Soleil, et les géantes extérieures de gaz et de glace (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) se sont rassemblées plus loin.
Les planètes joviennes conservent des atmosphères denses d’hydrogène et d’hélium parce que leur gravité et leurs basses températures empêchent la fuite atmosphérique. Ces couches épaisses protègent les planètes du rayonnement solaire et régulent l’énergie thermique. Une rotation rapide induit un fort effet Coriolis, entraînant de puissants courants-jets et des tempêtes de longue durée telles que la grande tache rouge de Jupiter et la grande tache sombre de Neptune.
Le modèle de condensation suggère que les éléments plus lourds se sont déposés vers le Soleil, tandis que les gaz plus légers ont dérivé vers l'extérieur. Par conséquent, les planètes intérieures sont dominées par la roche et le métal, tandis que les planètes extérieures sont constituées en grande partie de glaces et de gaz. Les noyaux des géantes gazeuses sont relativement petits et pauvres en métaux, mais leurs enveloppes massives créent d'énormes attractions gravitationnelles qui emprisonnent le gaz environnant.
La densité (masse divisée par volume) révèle la composition planétaire. La densité moyenne de la Terre est de 5,52 gcm⁻³, similaire à celle des planètes intérieures. En revanche, Jupiter (1,33 gcm⁻³), Saturne (0,69 gcm⁻³), Uranus (1,27 gcm⁻³) et Neptune (1,64 gcm⁻³) ont des densités plus proches ou même inférieures à celle de l'eau, reflétant leurs intérieurs gazeux et glacés. La densité de Saturne est inférieure à celle de l'eau, illustrant sa nature « flottante ».
Les quatre planètes géantes possèdent des systèmes d’anneaux, bien que les anneaux emblématiques de Saturne soient les plus importants. La découverte de Galilée en 1610 a révélé trois anneaux principaux, mais l'imagerie du Voyager a montré qu'ils sont en réalité composés de centaines d'anneaux plus fins de glace et de poussière. Les anneaux de Jupiter et d’Uranus sont plus sombres et dépourvus de glace importante, tandis que les anneaux de Neptune sont minces et diffus. Les anneaux planétaires se forment lorsque des météoroïdes ou des lunes se désintègrent sous l'effet des forces de marée.
Contrairement au nombre modeste de lunes autour des planètes telluriques, les géantes gazeuses hébergent des dizaines de satellites naturels. Jupiter compte 64 lunes confirmées, dont Ganymède, plus grande que Mercure, ce qui en fait la plus grande lune du système solaire. Les 33 lunes de Saturne représentent Titan, un monde avec une atmosphère épaisse rappelant celle de la Terre primitive. Uranus et Neptune ont respectivement 27 et 13 lunes.
Les planètes extérieures génèrent de puissants champs magnétiques grâce au mouvement de fluides conducteurs, principalement de l’hydrogène métallique liquide. Leurs champs dépassent de loin celui de la Terre, créant de vastes magnétosphères qui façonnent l’interaction avec le vent solaire. Ces magnétosphères produisent des aurores spectaculaires aux pôles magnétiques, visibles dans les longueurs d'onde ultraviolettes et visibles.