NAISSANCE DE CETTE SI BELLE PLANETE

Durant quelques millions d’années, les protoplanètes nettoyèrent leur environnement des poussières et planétésimaux se trouvant sur leur orbite, ce qui eut pour effet d’accroître leur masse et leur volume. Quand la masse de la protoplanète Saturne dépassa l’équivalent de 10 fois la masse de la Terre actuelle, elle posséda une force d’attraction suffisante pour accréter également les gaz alentours, principalement de l’hydrogène et de l’hélium. Cela engendra autour de son noyau une atmosphère dense dont la masse augmenta avec le temps, dans un processus qui dura plusieurs millions d’années.

Cependant, quand la masse de cette atmosphère fut équivalente à celle de son cœur, elle devint instable et s’effondra, ce qui eut pour effet d’accélérer le processus d’accrétion de gaz : en quelques milliers d’années, la géante gazeuse vit sa masse augmentée de plusieurs fois celle de la Terre. C’est ainsi que ce format Saturne, mais aussi Jupiter.

Dans l’environnement de ces deux planètes, ainsi que celle de tout le Système Solaire, il y avait encore des gaz et des poussières. Mais bientôt le Soleil allait naître et sceller le destin des corps qui lui tourneraient autour pour les prochains milliards d’années, en expulsant la plupart des gaz et des poussières vagabondent hors du disque protoplanétaire.

En effet, la protoétoile ne demeurait pas inactive pendant que les embryons planétaires se formaient au sein du disque protoplanétaire : elle accumulait peu à peu de l’hydrogène en son cœur. Or, après une centaine de millions d’années, la température et la pression dans la protoétoile atteignirent un seuil critique, et son hydrogène commença à fusionner. C’est ce que l’on appelle la phase T-Tauri, en hommage à l’étoile où fut observé le phénomène pour la première fois.

L’une des conséquences de cette phase fut l’éjection d’un puissant vent solaire qui eut pour effet de balayer les gaz et poussières non accrétées du disque protoplanétaire. Ce vent était en quelque sorte le premier cri du Soleil venant de naître, passant du stade de protoétoile à celui d’étoile de la « séquence principale ». Sans ce « liquide amniotique » ou baignaient les géantes gazeuses, leur croissance devait cesser. Jupiter et Saturne étaient définitivement nés.

Jupiter et Saturne étant principalement composées d’hydrogène et d’hélium, elles sont appelées « géantes gazeuses ». Saturne demeure plus petite que son aînée, car Jupiter s’est formé bien plus près de la ligne des glaces, dans une zone où l’abondance des matériaux était plus forte. Sa naissance précédent de quelques millions d’années celle de Saturne, elle a pu accréter du gaz bien plutôt. Cependant, toutes deux sont nées du même scénario, et la suite de l’histoire de Saturne est étroitement liée à celle de sa sœur.

Alors que Saturne finissait d’accréter autour de son noyau de l’hydrogène et de l’hélium, Jupiter aurait migré vers l’intérieur du Système Solaire, son orbite passant de 3 ou 4 UA (unités astronomiques) à 1.5 UA. Cette première migration se serait produite avant la phase T-Tauri du soleil, et Jupiter aurait expulsé ou accréter des matériaux qui auraient dû participer à la croissance de la planète Mars. Ce phénomène expliquerait pourquoi Mars est plus petite que la Terre est que Vénus.

Après quelques millions d’années, lorsque Saturne atteignit une masse comparable à celle qu’elle a aujourd’hui, elle commença elle aussi à migrer depuis son orbite originelle, situé à 8 UA, vers l’intérieur du système solaire, mais plus rapidement que ne le faisait Jupiter, car sa masse était plus faible que celle de Jupiter. Saturne entra alors en résonance orbitale 3:2 avec Jupiter. Cela signifie que quand Jupiter faisait trois fois le tour du Soleil, Saturne accomplissait deux révolutions. La conséquence de cette résonance fut ce que l’on appelle le Grand Tack (par similitude avec un terme de navigation à voile signifiant « virée de bord »). Ainsi, Jupiter « vira de bord » et entama une nouvelle migration, mais cette fois-ci dans l’autre sens et en compagnie de Saturne. Cette migration vers l’extérieur du Système Solaire aurait eu lieu pendant la phase T-Tauri (formation) du soleil. Ce Grand Tack de Saturne et de Jupiter  eu pour effet de repousser les orbites d’Uranus et Neptune, qui entrèrent en résonance avec celle de Saturne. Il est aussi possible que cette résonance ait inversé l’ordre des géantes glacées. A priori, Neptune s’est en effet certainement formée plus près de la ligne des glaces qu’Uranus, et celle-ci aurait alors eu accès à moins de matériaux lors de sa formation, ce qui expliquerait pourquoi Uranus est légèrement plus petite que Neptune.

Cette valse des planètes, conduite par le couple Jupiter/Saturne dura quelques millions d’années. Les orbites des planètes géantes se sont, par la suite, stabilisées : Jupiter est aujourd’hui situé à 5 UA du soleil, Saturne a 10 UA, Uranus a 20 UA et Neptune à 30 UA, et les orbites de ces planètes ne sont plus en résonance. L’orbite de Saturne est une ellipse de 8,92 milliards de kilomètres, dont l’éloignement au Soleil oscille entre 1,35 et 1,5 milliards de kilomètres, légèrement incliné de 2,48° par rapport au plan médian. Elle met un peu plus de 29 ans pour faire le tour du soleil. L’axe de rotation de Saturne est incliné de 26.73°.