L’effondrement gravitationnel d’une nébuleuse il y a 4,56 milliards d’années a donné naissance à une protoétoile, devenue le Soleil, et à un disque protoplanétaire, où les planètes, dont la nôtre, se sont formées par accrétion puis, pour certaines, ont migré jusqu’à leur trajectoire actuelle.
L’EFFONDREMENT D’UNE NÉBULEUSE
L’âge du Système solaire est évalué à environ 4,56 milliards d’années. Il se serait formé dans une nébuleuse présolaire, un vaste nuage moléculaire d’un diamètre compris entre 7 000 et 20 000 unités astronomiques (UA), dont une partie aurait subi un effondrement gravitationnel. La composition de cette né buleuse était sensiblement celle du Soleil actuel, à savoir principalement de l’hydrogène, de l’hélium et des traces de lithium, produits par la nucléosynthèse primordiale de l’Uni vers. Tournant plus vite à mesure qu’elle s’effondrait, la nébu leuse aurait vu les matériaux qui la constituaient se condenser en son centre. En 100 000 ans serait apparue une protoétoile chaude et dense accompagnée d’un disque protoplanétaire d’un diamètre d’environ 200 UA. Au bout de 50 millions d’an nées, en raison de l’élévation de la température et de la pres sion, la fusion de l’hydrogène aurait pu débuter au coeur du Soleil, marquant son entrée dans la première phase de sa vie, dite séquence principale.
ACCRÉTION, POUSSIERE ET COLLISIONS
Les planètes du Système solaire auraient commencé à se former par accrétion du gaz et de la poussière de la nébuleuse n’ayant pas servi à la formation du Soleil. À force de collisions, ce matériau se serait agrégé en petits blocs s’agrégeant à leur tour en corps plus gros, des planétésimaux, dont les dimensions s’accrurent ensuite graduellement jusqu’à atteindre la taille des planètes actuelles. Dans le Système solaire interne (à moins de 4 UA de l’étoile), les planétésimaux ne pouvaient être constitués que de métaux ou de roches de silicates, en raison de la chaleur, ce qui explique l’origine des planètes telluriques : Mercure, Vénus, la Terre et Mars. Ces composés chimiques étant rares dans l’Univers, ces planètes ne purent accumuler beaucoup de matière issue de la nébuleuse. Des collisions avec des corps de grande dimension leur permirent d’atteindre leur taille finale. D’abord entourées d’un disque de gaz et de poussières, ces planètes émigrèrent progressivement vers leurs orbites actuelles.

L’ACCUMULATION D’HYDROGÈNE ET D’HELIUM
Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sont des géantes gazeuses. Elles se seraient formées entre les orbites actuelles de Mars et de Jupiter, dans une région, la « ligne de glace », suffisamment froide pour que les glaces restent à l’état solide. Ainsi, elles auraient pu devenir suffisamment massives par accrétion de glace pour pouvoir capturer les éléments légers les plus abondants, l’hydrogène et l’hélium. Ces planétési- maux grossirent plus que les planètes telluriques, et plus longtemps (3 millions d’années). La masse de Saturne, inférieure à celle de Jupiter, la plus grosse planète du Système solaire, s’expliquerait par le fait que celle-ci se serait formée en premier. Uranus et Neptune, formées les dernières et dont la composition diffère des deux autres géantes, n’eurent, elles, qu’une petite quantité d’hydrogène et d’hélium à disposition. En dix millions d’années, les vents stellaires dissipèrent gaz et poussières dans l’espace interstellaire et les géantes cessèrent de grossir.
LA MIGRATION DES GÉANTES
L’hypothèse de la nébuleuse présente un problème : en raison du temps nécessaire à la formation des planètes, les géantes Uranus et Neptune ne sont pas situées au bon endroit! Il leur aurait fallu une centaine de millions d’années pour que leur noyau puisse s’agréger, ce qui signifie qu’elles doivent s’être formées plus près du Soleil : près de Saturne, voire entre Saturne et Jupiter. Elles auraient ensuite migré vers l’extérieur du Système solaire. Cette migration est aussi une condition nécessaire pour expliquer les régions les plus extérieures du Système solaire, la ceinture de Kuiper, les objets épars et le lointain nuage d’Oort, qui sont des populations de petits objets de glace. Parmi les modèles permettant d’expliquer physiquement cette migration, le modèle de Nice, ainsi nommé car il a été développé à l’observatoire de la Côte d’Azur, à Nice, propose que les géantes aient migré longtemps après la dissipation du disque protoplanétaire. Ce modèle est assez largement accepté.

LE GRAND BOMBARDEMENT TARDIF
La migration proposée par le modèle de Nice permet aussi d’expliquer le Grand bombardement tardif. Cet événement consiste en une notable augmentation des impacts météoriques ou cométaires entre 4,1 à 3,9 milliards d’années, soit bien après la naissance du Système solaire. Avéré grâce aux missions Apollo, qui ont permis de dater les cratères lunaires, ce Grand bombardement tardif s’expliquerait par la migration des planètes géantes (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) selon le modèle de Nice. Durant leur périple, les géantes auraient provoqué des perturbations gravitationnelles telles qu’un grand nombre d’astéroïdes auraient été projetés vers le Système solaire intérieur, dépeuplant ainsi la ceinture d’astéroïdes, ce qui explique sa faible masse actuelle. Si la fin du Grand bombardement tardif autorisa l’apparition de la vie sur Terre (3,8 milliards d’années), les impacts tels que celui de la comète Shoemaker-Levy 9 sur Jupiter en 1994 continuent de rythmer la vie du Système solaire.
EN RÉSUMÉ
Le Système solaire s’est formé il y a 4,56 milliards d’années à la suite de l’effondrement gravitationnel d’une nébuleuse, un nuage moléculaire géant. Se formèrent une protoétoile et un disque protoplanétaire, au sein duquel les planètes se constituèrent par accrétion de matériau. Géantes gazeuses et planètes telluriques n’ont pas la même histoire. D’après le modèle de Nice, les géantes auraient migré tardivement de leur position initiale, ce qui explique le Grand bombardement tardif ainsi que certaines caractéristiques du Système solaire.