Les planètes géantes du Système solaire pourraient disparaître bien plus tôt que prévu

Dans environ 5 milliards d’années, le Soleil, qui est actuellement une étoile stable, épuisera son carburant nucléaire et entamera une phase de transformation appelée géante rouge. Pendant cette période, son enveloppe externe gonflera jusqu’à atteindre une taille environ 100 fois supérieure à sa taille actuelle, avant d’être éjectée dans l’espace. Il ne restera alors que son noyau, qui formera une naine blanche, un astre très dense et peu lumineux. Cette évolution marquera un tournant majeur pour le Système solaire, car elle modifiera profondément les conditions environnementales autour du Soleil.

Les planètes les plus proches du Soleil, appelées planètes telluriques (Mercure, Vénus, la Terre et Mars), devraient être moins affectées par cette transformation. Selon les modèles actuels, leur orbite a seulement 1 % de chances de se déstabiliser avant que le Soleil ne quitte sa phase principale. Cependant, ces planètes pourraient être englouties par l’enveloppe en expansion de la géante rouge ou se retrouver piégées dans les couches externes éjectées. Mercure est particulièrement menacée, avec une probabilité non négligeable d’être absorbée par le Soleil avant sa transformation en naine blanche.

Les planètes géantes (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) étaient jusqu’à présent considérées comme stables sur des échelles de temps extrêmement longues, avec une durée de vie dynamique estimée à environ 10¹⁸ ans. Cependant, de nouvelles simulations réalisées par des chercheurs du California Institute of Technology (Caltech) et de l’Université du Michigan révèlent que leur stabilité pourrait être remise en cause bien plus tôt. Ces instabilités pourraient survenir dès le milliard d’années suivant la formation de la naine blanche, en raison de la perte de masse sporadique du Soleil.

La perte de masse du Soleil, qui se produit de manière irrégulière et non continue lors de son évolution en géante rouge, pourrait elle-même déclencher des instabilités dans les orbites des planètes géantes. Les chercheurs ont modélisé 672 scénarios différents, en faisant varier l’ampleur et le moment des éjections de matière solaire. Dans certains cas, cette perte de masse provoque des réarrangements orbitaux, comme l’éjection de Jupiter et Saturne hors du Système solaire ou l’échange des orbites d’Uranus et Neptune. Ces perturbations peuvent aussi conduire à des résonances de mouvement moyen, où les planètes influencent mutuellement leurs orbites de manière périodique.

Les simulations montrent que, dans les scénarios les plus extrêmes (impliquant de fortes éjections de matière), 96 % des systèmes simulés deviennent instables dans les 3 milliards d’années suivant la formation de la naine blanche. Environ 40 % de ces systèmes subissent déjà des perturbations majeures avant même cette étape. Dans d’autres scénarios, 90 % des systèmes deviennent instables en moins de 3 milliards d’années. Ces résultats réduisent considérablement l’estimation précédente de la durée de vie dynamique du Système solaire externe, qui était de 10¹⁸ ans, à seulement 1 milliard d’années après la formation de la naine blanche. Cependant, certains scénarios plus modérés permettent à certaines configurations orbitales de rester stables pendant toute la durée des simulations.