Les grandes lunes peuvent être un indice pour les planètes habitables

Parce que la lune est si importante pour la vie sur Terre, les scientifiques supposent qu’une lune pourrait être une caractéristique potentiellement bénéfique pour abriter la vie sur d’autres planètes. La plupart des planètes ont des lunes, mais la lune de la Terre est distincte en ce qu’elle est grande par rapport à la taille de la Terre ; le rayon de la lune est plus grand qu’un quart du rayon de la Terre, un rapport beaucoup plus grand que la plupart des lunes à leurs planètes.

Une nouvelle étude menée par l’équipe de recherche a examiné la formation de la lune et a conclu que seuls certains types de planètes pouvaient former des lunes qui sont grandes par rapport à leurs planètes hôtes. L’équipe dit qu’en comprenant les formations lunaires, ils ont une meilleure contrainte sur ce qu’il faut rechercher lors de la recherche de planètes semblables à la Terre. Ils s’attendent à ce que les exolunes [moons orbiting planets outside our solar system] devrait être partout, mais jusqu’à présent, aucune confirmation de tout.

De nombreux scientifiques ont toujours cru que la grande lune de la Terre avait été générée par une collision entre la proto-Terre – la Terre à ses premiers stades de développement – et un grand impacteur de la taille de Mars, il y a environ 4,5 milliards d’années. La collision a entraîné la formation d’un disque partiellement vaporisé autour de la Terre, qui s’est finalement transformé en lune.

Afin de savoir si d’autres planètes peuvent former des lunes de taille similaire, l’équipe de recherche a effectué des simulations d’impact sur l’ordinateur, avec un certain nombre de planètes rocheuses hypothétiques semblables à la Terre et de planètes glacées de masses variables. Ils espéraient déterminer si les impacts simulés entraîneraient des disques partiellement vaporisés, comme le disque qui a formé la lune terrestre.

Les chercheurs ont découvert que les planètes rocheuses de plus de six fois la masse de la Terre (6M) et les planètes glacées de plus d’une masse terrestre (1M) produisent des disques entièrement – plutôt que partiellement – vaporisés, et ces disques entièrement vaporisés ne sont pas capables de se former de manière fractionnée. grandes lunes.

L’équipe de recherche a découvert que si la planète est trop massive, ces impacts produisent complètement des disques de vapeur car les impacts entre planètes massives sont généralement plus énergétiques que ceux entre petites planètes. Après un impact qui se traduit par un disque vaporisé, au fil du temps, le disque se refroidit et des lunes liquides – les éléments constitutifs d’une lune – émergent. Dans un disque entièrement vaporisé, les lunes en croissance dans le disque subissent une forte traînée de gaz provenant de la vapeur, tombant très rapidement sur la planète.

“En revanche, si le disque n’est que partiellement vaporisé, les moonlets ne ressentent pas une traînée de gaz aussi forte”, a déclaré Hidenori Genda, professeur agrégé à l’Earth-Life Science Institute (ELSI), co-auteur de l’étude.

“La question à laquelle nous avons décidé de répondre est la suivante : toutes les planètes peuvent-elles former des lunes substantielles ?” a déclaré le co-auteur de l’étude, Erik Asphaug, professeur à l’Université d’Arizona, Lunar and Planetary Laboratory.

“En conséquence, nous concluons qu’un disque entièrement en vapeur n’est pas capable de former des lunes fractionnaires”, a déclaré l’auteur principal de l’étude, Miki Nakajima, professeur adjoint au Département des sciences de la Terre et de l’environnement de l’Université de Rochester. “Les masses planétaires doivent être plus petites que les seuils que nous avons identifiés afin de produire de telles lunes.”

Les contraintes décrites par Nakajima et ses collègues sont importantes pour les astronomes qui étudient notre univers ; les chercheurs ont détecté des milliers d’exoplanètes et d’éventuelles exomoons, mais n’ont pas encore repéré définitivement une lune en orbite autour d’une planète en dehors de notre système solaire.

Cette recherche peut leur donner une meilleure idée de l’endroit où chercher.

“La recherche d’exoplanètes s’est généralement concentrée sur des planètes de plus de six masses terrestres. Nous proposons qu’à la place, nous devrions regarder des planètes plus petites car elles sont probablement de meilleurs candidats pour héberger des lunes fractionnaires », a déclaré Nakajima.

Figure 2. Systèmes planète-lune dans le système solaire

Pour les planètes rocheuses dont la taille dépasse celle de la Terre de 60%, ou dont la masse est supérieure à six fois celle de la Terre (la planète du haut à gauche), et pour les planètes glacées plus de 30% plus grandes que la Terre, ou une Terre- masse (les deux premières planètes à droite), il n’est pas possible de former des lunes importantes par des impacts géants, selon la nouvelle étude. Aucune «super-Terre» de ce type n’existe dans notre système solaire, de sorte que la prédiction s’applique aux recherches astronomiques de planètes autour d’autres étoiles. La prédiction est cohérente avec les systèmes planète-lune du système solaire, y compris Terre-Lune (à gauche) et Pluton-Charon (à droite) qui sont présentés ici. Crédit : Nakajima et al., Nature Communications

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