Uranus et ses lunes sont penchées : à cause d’une collision avec une planète glacée ?

Les étranges caractéristiques de la planète Uranus pourraient être expliquées par un impact passé avec une petite planète glacée. Dans une étude, publiée le 30 mars 2020 au sein de la revue Nature Astronomy, des scientifiques estiment que l’inclinaison si particulière de l’astre et de son système de satellites aurait pu être provoquée par un « impact géant », lui-même à l’origine d’un disque de vapeur.

« La planète géante glacée Uranus a probablement subi un impact géant, étant donné son axe de rotation incliné de 98°. Le fait que son système de satellites soit également incliné […] suggère qu’il a été formé à la suite de l’impact », rappellent les auteurs. Pourtant, les simulations d’impacts ne permettent pas d’obtenir le système qu’on observe aujourd’hui autour d’Uranus. Selon ces scientifiques, c’est parce qu’il faudrait s’intéresser à un disque qui aurait pu être généré par l’impact : ce serait son évolution qui expliquerait les propriétés actuelles d’Uranus.

Les axes de rotation de la Terre (à gauche) et d'Uranus (à droite).

Source : Wikimedia/CC/Tfr000 (photo recadrée)

Les scénarios d’impacts sont souvent envisagés pour expliquer la formation des lunes en orbite autour des planètes du système solaire. On soupçonne ainsi la Lune de s’être formée à la suite d’un impact géant entre la jeune Terre et un corps (de la taille de Mars) nommé Théia. Lors de la collision, la Lune a certainement attiré à elle une grande quantité de débris générés par l’impact, sous l’effet de sa propre gravité. L’hypothèse proposée dans l’étude portant sur Uranus contraste avec ce modèle : les impacts géants se produiraient différemment lorsqu’ils concernent des planètes glacées (comme Uranus) ou rocheuses (comme la Terre).

Un impacteur de 1 à 3 fois la masse de la Terre

Dans ce nouveau scénario, Uranus aurait été heurtée par une petite planète glacée, représentant environ 1 à 3 fois la masse de la Terre, au début de l’histoire du système solaire. Les scientifiques estiment qu’un disque se serait très certainement vaporisé, « étant donné que la température de vaporisation de l’eau glacée est faible et qu’on suppose qu’Uranus et l’impacteur sont dominés par la glace », écrivent-ils. Le corps impacteur aurait incliné l’axe de rotation de l’astre et expliquerait sa période de rotation très rapide (un jour sur Uranus ne dure que 17 heures). Les débris de l’impact seraient restés sous forme gazeuse.

Uranus, le corps le plus massif, aurait récupéré ces débris, ce qui explique pourquoi les lunes de la planètes sont relativement petites, et pourquoi le modèle utilisé pour expliquer la formation de la Lune ne peut pas être appliqué au cas d’Uranus. « Le modèle de l’impact géant de la Lune de la Terre a simplement été transposé à Uranus sans tenir compte de l’évolution du disque de vapeur d’eau », résument les scientifiques.

Ce modèle, utilisé pour la première fois afin d’expliquer la configuration du système lunaire d’Uranus, pourrait peut-être aussi aider à comprendre les propriétés d’une autre planète glacée, Neptune. Il pourrait aussi être exploité pour en savoir plus sur les exoplanètes qualifiées de « super Terre » et constituées d’eau glacée.

Pour aller plus loin

Si Uranus est aussi penchée, c’est peut-être car elle était autrefois entourée d’un disque