« Formation et évolution du Système solaire » : différence entre les versions
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[[Fichier:Pierre-Simon Laplace.jpg|alt=portrait de Pierre-Simon de Laplace en habit d'apparat|vignette|[[Pierre-Simon de Laplace]], l'un des fondateurs de l'[[hypothèse de la nébuleuse]] solaire.]]
Les idées relatives aux origines et au devenir du monde sont rapportées dans les plus anciens écrits connus. Néanmoins, comme l'existence du [[Système solaire]] tel qu'il est défini actuellement n'était pas encore connue, la formation et l'évolution du monde n'y faisaient pas référence. Le premier pas qui ouvrit la porte à une explication rationnelle fut l'acceptation de l'[[héliocentrisme]], qui plaçait le [[Soleil]] au centre du système et la Terre en [[orbite]] autour de lui. Si cette conception était connue des précurseurs, comme [[Aristarque de Samos]] dès {{date-|-280
[[Emmanuel Kant]] en 1755 et, indépendamment, [[Pierre-Simon de Laplace]] au {{s-|XVIII}} ont les premiers formulé l'[[hypothèse de la nébuleuse]] solaire. Cette hypothèse est l'embryon de la théorie standard actuellement associée à la formation du Système solaire<ref>{{Article | langue =en | prénom1= T. J. J. | nom1= See | titre =The Past History of the Earth as Inferred from the Mode of Formation of the Solar System | périodique =Proceedings of the American Philosophical Society | éditeur =The American Philosophical Society | volume = 48 | numéro =191 | année = 1909 | pages = 119-128 | url texte =https://www.jstor.org/stable/983817}}.</ref>. La critique la plus importante de cette hypothèse fut son apparente incapacité à expliquer le manque relatif de [[moment cinétique (mécanique classique)|moment cinétique]] du Soleil par rapport aux planètes<ref>{{Article | langue=en | prénom1=M. | nom1=Woolfson | journal=Philosophical Transactions of the Royal Society of London | volume=313 | titre=Rotation in the Solar System | année=1984 | pages=5 | url texte=http://adsabs.harvard.edu/abs/1984RSPTA.313....5W | doi=10.1098/rsta.1984.0078 }}.</ref>. Toutefois, depuis le début des [[années 1980]] l'observation et l'étude de jeunes étoiles ont montré qu'elles étaient entourées par des disques froids de poussières et de gaz, exactement comme le prédit l'hypothèse de la [[nébuleuse solaire]], ce qui lui valut un regain de crédit<ref>{{lien web|langue=en | url=https://www.newscientist.com/channel/solar-system/comets-asteroids/mg13117837.100 | titre=Birth of the planets: The Earth and its fellow planets may be survivors from a time when planets ricocheted around the Sun like ball bearings on a pinball table | éditeur=New Scientist | auteur=Nigel Henbest | année=1991 | consulté le=18 avril 2008}}.</ref>.
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== Datation ==
En utilisant la [[datation radiométrique|datation radioactive]], les scientifiques évaluent l'âge du Système solaire à environ {{nobr|4,6 milliards}} d'années. Des grains de [[zircon]] terrestres inclus dans des roches plus récentes qu'eux ont été datés de plus de {{nobr|4,2 milliards}} d'années, voire jusqu'à 4,4. Les plus anciennes roches terrestres ont un âge d'environ {{nobr|4 milliards}} d'années<ref>{{Lien web | url=http://www.geopolis-fr.com/art1.html | titre=La datation absolue des objets géologiques
== Formation ==
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=== Nébuleuse pré-solaire ===
[[Fichier:EvolutionSystèmeSolaire-fragment1.png|redresse=3.2|vignette|centre|Illustration des étapes clefs préalable à la formation du [[Système solaire]].<br>Cette illustration est construite à partir de photos issues d'évènements similaires à ceux discutés, mais observés ailleurs dans l'[[Univers]].]]
Selon l'hypothèse de la nébuleuse présolaire, le [[Système solaire]] s'est formé à la suite de l'[[effondrement gravitationnel]] d'un fragment d'un [[nuage moléculaire]] de plusieurs [[Année-lumière|années-lumière]] de diamètre<ref name="Arizona">{{lien web|langue=en|titre=Lecture 13: The Nebular Theory of the origin of the Solar System|url=http://atropos.as.arizona.edu/aiz/teaching/nats102/mario/solar_system.html |auteur=Ann Zabludoff |éditeur=University of Arizona |consulté le=27 décembre 2006 |date=printemps 2003}}.</ref>. {{quand|Il y a encore quelques décennies}}, il était communément admis que le [[Soleil]] s'était formé dans un environnement relativement isolé, mais l'étude d'anciennes [[météorite]]s a révélé des traces d'isotopes à [[demi-vie]] réduite, tels que le {{lnobr|fer 60}}, qui ne se forme que lors de l'explosion d'étoiles massives à courte durée de vie. Cela révèle qu'une ou plusieurs [[supernova]]s se sont produites dans le voisinage du Soleil alors qu'il se formait. Une [[onde de choc]] résultant d'une supernova pourrait avoir déclenché la formation du Soleil en créant des régions plus denses au sein du nuage, au point d'initier son effondrement. Parce que seules les étoiles massives à courte durée de vie forment des supernovas, le Soleil serait apparu dans une large région de production d'étoiles massives, sans doute comparable à la [[nébuleuse d'Orion]]<ref name=cradle>{{Article| langue=en |année=2004|prénom1=J. Jeff |nom1=Hester|prénom2=Steven J.|nom2=Desch|prénom3=Kevin R.|nom3=Healy|prénom4=Laurie A.|nom4=Leshin| titre= The Cradle of the Solar System|journal=Science| date=21 Mai 2004 | pages= 1116–1117 | volume=304 | doi=10.1126/science.1096808 | pmid=15155936|numéro=5674}}.</ref>{{,}}<ref name=iron>{{Article |langue=en |journal=Science | année=2007|volume=316|numéro= 5828 |pages=1178–1181| doi=10.1126/science.1141040| titre=Evidence for a Late Supernova Injection of <sup>60</sup>Fe into the Protoplanetary Disk| prénom1=Martin |nom1=Bizzarro |prénom2=David |nom2=Ulfbeck |prénom3=Anne |nom3=Trinquier |prénom4=Kristine |nom4=Thrane |prénom5=James N. |nom5=Connelly |prénom6=Bradley S. |nom6=Meyer | résumé en ligne= http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/316/5828/1178| pmid=17525336}}.</ref>. L'étude de la structure de la [[ceinture de Kuiper]] et des matériaux inattendus qui s'y trouvent suggère que le Soleil s'est formé parmi un ensemble d'étoiles regroupées dans un diamètre de 6,5 à {{unité|19,5 années-lumière}} et représentant une masse collective équivalente à {{unité|3000 fois}} [[Masse solaire|celle du Soleil]]<ref>{{Article |langue=en |titre=The Lost Siblings of the Sun|prénom1= Simon F.|nom1=Portegies Zwart|journal=Astrophysical Journal|année=2009|volume=696|numéro= L13-L16| doi= 10.1088/0004-637X/696/1/L13|pages=L13}}.</ref>. Différentes simulations d'un Soleil jeune, interagissant avec des étoiles passant à proximité durant les {{nobr|100 premiers}} millions d'années de sa vie, produisent des orbites anormales. De telles orbites sont observées dans le Système solaire externe, notamment celles des [[Disque des objets épars|objets épars]]<ref>{{Article |langue=en |titre= The formation of the Oort cloud in open cluster environments |prénom1=Nathan A. |nom1=Kaib |prénom2=Thomas |nom2=Quinn |journal=Icarus |volume=197 |numéro=1 |année=2008 |pages=221–238 |doi=10.1016/j.icarus.2008.03.020}}.</ref>.
[[Fichier:M42proplyds.jpg|vignette|gauche|Disques protoplanétaires de la [[nébuleuse d'Orion]], une « pouponnière d'étoiles » d'une [[année-lumière]] de diamètre, très similaire à la nébuleuse primordiale où le [[Soleil]] s'est formé. Image issue du [[télescope spatial]] [[Hubble (télescope spatial)|''Hubble'']].]]
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À cause de la conservation du [[moment cinétique (mécanique classique)|moment angulaire]], la nébuleuse tournait plus vite à mesure qu'elle s'effondrait. Comme les matériaux au sein de la nébuleuse se condensaient, la fréquence des collisions des atomes qui les composaient augmentait, convertissant leur [[énergie cinétique]] en [[Énergie thermique|chaleur]]. Le centre, où la plus grande partie de la masse était collectée, est devenu de plus en plus chaud, bien plus que le disque l'entourant<ref name="Arizona"/>. Sur une période de {{nombre|100000|ans}}<ref name=Montmerle2006>{{Article|langue=en|prénom1=Thierry|nom1=Montmerle|prénom2=Jean-Charles|nom2=Augereau|prénom3=Marc|nom3=Chaussidon|titre=Solar System Formation and Early Evolution: the First 100 Million Years|journal=Earth, Moon, and Planets|volume=98| éditeur=Spinger|pages=39–95|année=2006|doi=10.1007/s11038-006-9087-5| url texte=http://adsabs.harvard.edu/abs/2006EM%26P...98...39M}}.</ref>, les forces concurrentes de gravité, de pression des gaz, de champs magnétiques et de rotation ont causé la contraction et l'aplatissement de la nébuleuse en un [[disque protoplanétaire]] tournant avec un diamètre d'environ {{unité|200|au}}<ref name="Arizona"/> et formant en son centre une [[proto-étoile]] chaude et dense (une étoile au sein de laquelle la fusion d'hydrogène ne peut encore débuter)<ref>{{Article | langue=en | année= 2005|prénom1=Jane S.|nom1=Greaves | titre= Disks Around Stars and the Growth of Planetary Systems| journal=Science | volume=307 | pages=68 | doi=10.1126/science.1101979 | pmid= 15637266 | numéro= 5706 }}.</ref>.
À ce point de son [[évolution stellaire|évolution]], le Soleil était vraisemblablement une [[étoile variable de type T Tauri]]. Les études des étoiles T Tauri montrent qu'elles sont souvent accompagnées par des [[disque protoplanétaire|disques de matière pré-planétaire]] avec des masses de 0,001 à {{unité|0,1
Après 50 millions d'années, la température et la pression au cœur du Soleil sont devenues si élevées que son hydrogène a commencé à fusionner, créant une source d'énergie interne qui s'est opposée à la contraction gravitationnelle jusqu'à ce que l'[[équilibre hydrostatique]] soit atteint<ref name="Yi2001">{{Article |langue=en | prénom1=Sukyoung |nom1=Yi |prénom2=Pierre |nom2=Demarque |prénom3=Yong-Cheol |nom3=Kim |prénom4=Young-Wook |nom4=Lee |prénom5=Chang H. |nom5=Ree |prénom6=Thibault |nom6=Lejeune |prénom7=Sydney |nom7=Barnes |titre=Toward Better Age Estimates for Stellar Populations: The <math>Y^{2}</math> Isochrones for Solar Mixture | journal=Astrophysical Journal Supplement | année=2001 | volume=136 | pages=417 | doi=10.1086/321795 | url texte=http://adsabs.harvard.edu/abs/2001ApJS..136..417Y}}.</ref>. Ceci a marqué l'entrée du Soleil dans la première phase de sa vie, connue sous le nom de [[séquence principale]]. Les étoiles de la séquence principale tirent leur énergie de la [[Nucléosynthèse stellaire|fusion de l'hydrogène en hélium]] dans leur cœur. Le Soleil reste une étoile de la séquence principale à ce jour<ref name=sequence>{{harvsp|Zeilik|Gregory|1998|p=320}}.</ref>.
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Quand les planètes telluriques sont formées, elles continuent d'évoluer dans un disque de gaz et de poussières. Le gaz est partiellement soutenu par les mécanismes de pression et il n'orbite donc pas aussi vite que les planètes autour du Soleil. La résistance induite par le milieu cause un transfert de [[moment cinétique (mécanique classique)|moment angulaire]] et, en conséquence, les planètes émigrent progressivement vers de nouvelles orbites. Les modèles mathématiques montrent que les variations de température dans le disque gouvernent cette vitesse de migration, mais les planètes intérieures ont nettement tendance à se rapprocher davantage du Soleil, alors que le disque se dissipe. Cette migration place finalement les planètes telluriques sur leurs orbites actuelles<ref>{{Lien web |langue=en | auteur=Staff | titre=How Earth Survived Birth | série=Astrobiology Magazine | url=http://www.astrobio.net/pressrelease/3370/how-earth-survived-birth | consulté le=4 février 2010}}.</ref>.
Les [[Géante gazeuse|planètes gazeuses géantes]], nommément [[Jupiter (planète)|Jupiter]], [[Saturne (planète)|Saturne]], [[Uranus (planète)|Uranus]] et [[Neptune (planète)|Neptune]], se forment plus à l'extérieur, par-delà la [[ligne des glaces]] (aussi appelée « ligne de gel »). Cette ligne désigne la limite, entre les orbites de Mars et de Jupiter, où la matière est suffisamment froide pour que ses composés de glace volatile restent à l'état solide. Les glaces qui forment les géantes gazeuses sont plus abondantes que les métaux et les [[silicate]]s qui forment les planètes telluriques. Ceci permet aux géantes de devenir suffisamment massives pour qu'elles finissent par capturer l'[[hydrogène]] et l'[[hélium]], les plus légers mais aussi les plus abondants des éléments de l'Univers<ref name="Arizona" />. Les [[Planétésimal|planétésimaux]] formés par-delà la ligne des glaces accumulent jusqu'à plus de quatre masses terrestres sur une période de trois millions d'années<ref name=sciam />. Aujourd'hui, les quatre géantes gazeuses totalisent quasiment 99 % de toute la masse orbitant autour du Soleil<ref group=alpha>Les masses combinées de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune représentent {{nobr|445,6 fois}} la masse de la Terre. La masse du matériel restant égale {{nobr|~5,26 masses}} terrestres, soit 1,1 % du total.</ref>. Les astrophysiciens pensent que ce n'est pas par hasard si Jupiter se trouve juste au-delà de la ligne des glaces. La ligne des glaces accumulerait alors de grosses quantités d'eau par évaporation de glace en chute depuis les régions extérieures. Cela
Uranus et Neptune sont supposées s'être formées après Jupiter et Saturne. Le puissant [[vent solaire]] a alors soufflé au loin l'essentiel du matériel du disque. En conséquence, les planètes n'ont l'opportunité d'accumuler qu'une petite quantité d'hydrogène et d'hélium {{incise|pas plus d'une
▲Les [[Géante gazeuse|planètes gazeuses géantes]], nommément [[Jupiter (planète)|Jupiter]], [[Saturne (planète)|Saturne]], [[Uranus (planète)|Uranus]] et [[Neptune (planète)|Neptune]], se forment plus à l'extérieur, par-delà la [[ligne des glaces]] (aussi appelée « ligne de gel »). Cette ligne désigne la limite, entre les orbites de Mars et de Jupiter, où la matière est suffisamment froide pour que ses composés de glace volatile restent à l'état solide. Les glaces qui forment les géantes gazeuses sont plus abondantes que les métaux et les [[silicate]]s qui forment les planètes telluriques. Ceci permet aux géantes de devenir suffisamment massives pour qu'elles finissent par capturer l'[[hydrogène]] et l'[[hélium]], les plus légers mais aussi les plus abondants des éléments de l'Univers<ref name="Arizona" />. Les [[Planétésimal|planétésimaux]] formés par-delà la ligne des glaces accumulent jusqu'à plus de quatre masses terrestres sur une période de trois millions d'années<ref name=sciam />. Aujourd'hui, les quatre géantes gazeuses totalisent quasiment 99 % de toute la masse orbitant autour du Soleil<ref group=alpha>Les masses combinées de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune représentent {{nobr|445,6 fois}} la masse de la Terre. La masse du matériel restant égale {{nobr|~5,26 masses}} terrestres, soit 1,1 % du total.</ref>. Les astrophysiciens pensent que ce n'est pas par hasard si Jupiter se trouve juste au-delà de la ligne des glaces. La ligne des glaces accumulerait alors de grosses quantités d'eau par évaporation de glace en chute depuis les régions extérieures. Cela créérait une région de faible pression qui faciliterait l'accélération des particules en orbite à la frontière de cette ligne et interromprait leurs mouvements vers le Soleil. En effet, la ligne des glaces agit comme une barrière qui cause l'accumulation rapide de matériel à environ cinq unités astronomiques du Soleil. Cet excès de matériel se fond en un large embryon d'environ dix masses terrestres, qui commence alors à grossir rapidement en engloutissant l'hydrogène présent dans le disque alentour. L'embryon atteint alors {{nobr|150 masses}} terrestres en seulement {{unité|1000|ans}}, jusqu'à atteindre sa masse nominale, 318 fois celle de la Terre. La masse significativement plus réduite de Saturne s'expliquerait par le fait qu'elle se serait formée quelques millions d'années après Jupiter, alors qu'il y avait moins de gaz disponible dans son environnement<ref name=sciam>{{Article|langue=en |titre=The Genesis of Planets |prénom1=Douglas N. C. |nom1=Lin |journal=Scientific American | numéro=5 |volume=298 |mois=mai |année=2008 |pages=50–59 | url texte=http://www.sciam.com/article.cfm?id=the-genesis-of-planets | doi=10.1038/scientificamerican0508-50}}.</ref>.
▲Uranus et Neptune sont supposées s'être formées après Jupiter et Saturne. Le puissant [[vent solaire]] a alors soufflé au loin l'essentiel du matériel du disque. En conséquence, les planètes n'ont l'opportunité d'accumuler qu'une petite quantité d'hydrogène et d'hélium {{incise|pas plus d'une [[masse terrestre (unité)|masse terrestre]] chacune|.}}. Uranus et Neptune sont parfois qualifiées de {{citation étrangère|lang=en|failed cores}}, c'est-à-dire de « noyaux ratés »<ref name="thommes"/>. Le problème central que rencontrent les différentes théories de la formation du Système solaire est associé à l'échelle de temps nécessaire à leur formation. Là où sont situées les planètes, il leur aurait fallu une centaine de millions d'années pour agréger leurs noyaux. Cela signifie qu'Uranus et Neptune se sont probablement formées plus près du Soleil, près de Saturne ou peut-être même entre celle-ci et Jupiter, et qu'elles ont migré, plus tard, vers l'extérieur (voir « [[#Migration planétaire|Migration planétaire]] » ci-dessous)<ref name="thommes"/>{{,}}<ref name=Levison2007/>. Tous les mouvements dans la zone des planétésimaux n'étaient pas nécessairement dirigés vers le Soleil ; les échantillons que la [[sonde spatiale]] [[Stardust (sonde spatiale)|''{{lang|en|Stardust}}'']] a rapportés de la comète [[81P/Wild|{{nobr|Wild 2}}]] suggèrent que les matériaux de la prime formation du Système solaire ont migré depuis les régions les plus chaudes du système vers les régions de la [[ceinture de Kuiper]]<ref>{{Lien web |langue=en |année=2006 |prénom1=Emily |nom1=Lakdawalla | site =The Planetary Society |titre=Stardust Results in a Nutshell: The Solar Nebula was Like a Blender| url=http://www.planetary.org/blog/article/00000735/| date=2 janvier 2007}}.</ref>.
Après environ quatre millions d'années<ref>{{Article|langue=en|nom1=Wang|prénom1=Huapei|nom2=Weiss|prénom2=Benjamin P.|nom3=Bai|prénom3=Xue-Ning|nom4=Downey|prénom4=Brynna G.|nom5=Wang|prénom5=Jun|nom6=Wang|prénom6=Jiajun|nom7=Suavet|prénom7=Clément|nom8=Fu|prénom8=Roger R.|nom9=Zucolotto|prénom9=Maria E.|titre=Lifetime of the solar nebula constrained by meteorite paleomagnetism|journal=Science|lien périodique=Science (revue)|année=2017|mois=02|volume=355|numéro=6325|pages=623-627|doi=10.1126/science.aaf5043|bibcode=2017Sci...355..623W}}.</ref>, tout le gaz et toutes les poussières du disque protoplanétraire sont dissipées du fait de l'accrétion sur le Soleil et des vents stellaires du jeune Soleil. Passé ce point, il ne reste que les [[Planétésimal|planétésimaux]].
=== Amas stellaire ===
D'après des simulations [[Prépublication (édition scientifique)|prépubliées]] en {{date|août 2023|en astronomie}}, {{citation|la distribution orbitale des [[objets du disque épars]] peut être expliquée si une rencontre stellaire particulièrement rapprochée s'est produite dès le début (par exemple, une [[naine M]] d'une masse {{masse solaire|≃0,2|lien=oui}} approchant du Soleil à {{unité|≃200 au}}). Pour qu'une telle rencontre se produise avec une probabilité raisonnablement élevée, le Soleil doit s'être formé dans un [[amas stellaire]] avec ''ηT'' ≳ {{unité||e=4|[[Million d'années|Ma]]||[[parsec|pc]]|−3}}, où ''η'' est la densité numérique stellaire [c'est-à-dire le nombre d'étoiles par unité de volume] et ''T'' est le temps de séjour du Soleil dans l'amas}}<ref>{{Article |langue=en |auteur1=[[David Nesvorný]] |auteur2=[[Pedro Bernardinelli]] |auteur3=[[David Vokrouhlický]] |auteur4=[[Konstantin Batygin]] |titre=Radial Distribution of Distant Trans-Neptunian Objects Points to Sun's Formation in a Stellar Cluster |périodique=[[arXiv]] |année=2023 |arxiv=2308.11059}}.</ref>.
== Évolution ultérieure ==
Les premières théories de la formation du [[Système solaire]] supposaient que les planètes s'étaient formées à proximité de l'endroit où elles orbitent actuellement.
Au début du {{s-|XXI}}, il est communément admis au sein de la communauté scientifique que les impacts de météorites se sont produits régulièrement, mais relativement rarement, au cours du développement et de l'évolution du Système solaire. La [[formation de la Lune]], tout comme celle du [[Système plutonien|système Pluton-Charon]], est le résultat d'une collision d'objets de la ceinture de Kuiper. D'autres lunes proches des astéroïdes et d'autres objets de la ceinture de Kuiper seraient aussi le produit des collisions. De tels entre-chocs continuent de se produire, comme l'illustre la collision de la [[comète Shoemaker-Levy 9]] avec [[Jupiter (planète)|Jupiter]] en {{date
[[Fichier:EvolutionSystèmeSolaire-fragment3.png|redresse=3.2|vignette|centre|Illustration de l'évolution tardive du Système solaire.]]
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=== Planètes telluriques ===
À la fin de l'époque où les planètes se sont formées, le Système solaire était peuplé par 50 à 100 lunes, dont certaines avaient une taille comparable à celle de la [[protoplanète]] qui allait former Mars<ref name=Petit2001/>{{,}}<ref name= Kominami>{{Article|langue=en|titre=The Effect of Tidal Interaction with a Gas Disk on Formation of Terrestrial Planets|prénom1=Junko |nom1=Kominami |prénom2=Shigeru | nom2=Ida |périodique=Department of Earth and Planetary Sciences, Tokyo Institute of Technology, Ookayama, [[Meguro-ku]], Tokyo, Department of Earth and Planetary Sciences, Tokyo Institute of Technology, Ookayama, Meguro-ku, Tokyo |année=2001 | doi=10.1006/icar.2001.6811 |journal=Icarus |volume=157 |numéro=1 |pages=43–56}}.</ref>. La poursuite de leur croissance n'a été possible que parce que ces organismes sont entrés en collision et ont fusionné les uns avec les autres,
Ce modèle ne peut expliquer comment les orbites initiales des protoplanètes [[Planète tellurique|telluriques]], qui auraient dû être hautement [[Excentricité orbitale|excentriques]] pour pouvoir entrer en collision, ont produit les orbites quasi circulaires remarquablement stables que les planètes telluriques ont aujourd'hui<ref name=Petit2001/>. Une hypothèse pour ce « {{anglais|dumping}} d'excentricité » est que les planètes telluriques se seraient formées dans un disque de gaz qui n'aurait pas encore été expulsé par le Soleil. Avec le temps, la « résistance gravitationnelle » de ce gaz résiduel aurait limité l'énergie des planètes, lissant leurs orbites<ref name= Kominami />. Néanmoins, un tel gaz, s'il avait existé, aurait empêché les orbites telluriques de devenir si excentriques dans un premier temps<ref name=sciam />. Une autre hypothèse est que la résistance gravitationnelle ait eu lieu non entre les planètes et les gaz résiduels, mais entre les planètes et les petits corps restants. Comme les grands corps se déplaçaient à travers une foule d'objets plus petits,
=== Ceinture d'astéroïdes ===
La bordure extérieure de la région tellurique, entre {{unité|2 et
Alors que Jupiter migrait vers l'intérieur, poursuivant sa formation (voir [[#Migration planétaire|Migration planétaire]] ci-dessous), les résonances auraient balayé des portions de la ceinture d'astéroïdes, perturbant la dynamique de la région et accroissant la vélocité relative des corps les uns par rapport aux autres<ref>{{Article |langue=en |prénom1=E. R. D. | nom1=Scott | titre=Constraints on Jupiter's Age and Formation Mechanism and the Nebula Lifetime from Chondrites and Asteroids | périodique = Proceedings 37th Annual Lunar and Planetary Science Conference | éditeur=Lunar and Planetary Society |année=2006 |lieu = League City, Texas | résumé en ligne=http://adsabs.harvard.edu/abs/2006LPI....37.2367S | consulté le = 2007-04-16}}.</ref>. L'action cumulée des résonances et des protoplanètes a soit chassé les planétésimaux à la périphérie de la ceinture d'astéroïdes, soit perturbé leurs [[inclinaison orbitale|inclinaisons]] et leurs [[Excentricité orbitale|excentricités orbitales]]<ref name=Bottke2005/>{{,}}<ref name=OBrien2007/>. Certains de ces embryons massifs
Cette période d'impacts géants au cœur du Système solaire interne
=== Migration planétaire ===
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[[Fichier:ESO - HD 69830 (by).jpg|vignette|Vue d'artiste illustrant la migration orbitale de géantes gazeuses dans une ceinture primordiale de planétésimaux.]]
Selon l'hypothèse de la nébuleuse, les « [[Géante gazeuse|géantes de glaces]] », [[Uranus (planète)|Uranus]] et [[Neptune (planète)|Neptune]], sont à la « mauvaise place ». En effet, elles sont situées dans une région où la densité réduite de la nébuleuse et où la longue durée de l'orbite rendent leur formation hautement improbable. On pense donc qu'elles se sont formées sur des orbites proches de celles de Jupiter et Saturne, où davantage de matériaux étaient disponibles. Elles auraient ensuite migré vers l'extérieur du Système solaire, sur une période de plusieurs centaines de millions d'années<ref name="thommes">{{Article |langue=en |prénom1=E. W. |nom1=Thommes |prénom2=M. J. |nom2=Duncan |prénom3=H. F. |nom3=Levison | titre=The Formation of Uranus and Neptune among Jupiter and Saturn |journal=Astronomical Journal |année=2002 | volume=123 |pages=2862 |doi=10.1086/339975 |url texte=http://adsabs.harvard.edu/abs/2002AJ....123.2862T}}.</ref>.
La migration des planètes extérieures est aussi nécessaire pour expliquer l'existence et les propriétés des régions les plus extérieures du Système solaire<ref name=Levison2007>{{Article |langue=en |prénom1=Harold F. |nom1=Levison |prénom2=Alessandro |nom2=Morbidelli |prénom3=Crista |nom3=Van Laerhoven |nom4=al. |titre=Origin of the Structure of the Kuiper Belt during a Dynamical Instability in the Orbits of Uranus and Neptune |année=2007 | url texte=http://adsabs.harvard.edu/abs/2007arXiv0712.0553L |doi=10.1016/j.icarus.2007.11.035 |journal=Icarus |volume=196 |pages=258 |doi_brokendate=2010-01-08 }}.</ref>. [[Objet transneptunien|Au-delà de Neptune]], le Système solaire se prolonge par la [[ceinture de Kuiper]], les [[Disque des objets épars|objets épars]] et le [[nuage d'Oort]]. Ces trois populations clairsemées de petits objets de glace seraient le point d'origine de la plupart des [[comète]]s observées. À cette distance du Soleil, l'accrétion était trop lente pour permettre aux planètes de se former avant que la nébuleuse solaire se disperse. Le disque initial perdit donc suffisamment de masse et de densité pour les consolider en planètes. La ceinture de Kuiper se trouve entre 30 et {{unité|55|au}} du Soleil, alors que plus loin, le disque dispersé s'étend jusqu'à plus de {{unité|100|au}}<ref name=Levison2007/>. Le nuage d'Oort débute à {{unité|50000|au}}<ref>{{
[[Fichier:Lhborbits.png|vignette|redresse=1.5|Les simulations montrant les planètes extérieures et la ceinture de Kuiper : <br />
a) avant la résonance 2:1 de Jupiter et Saturne ;<br />
b) dispersion des objets de la ceinture de Kuiper dans le Système solaire après le glissement orbital de Neptune ;<br />
c) après éjection des corps de la ceinture de Kuiper par Jupiter<ref name="Gomes">{{Article |langue=en
Après la formation du Système solaire, les orbites de toutes les géantes gazeuses ont continué à évoluer lentement. Elles étaient alors influencées par leurs interactions avec le grand nombre de planétésimaux restants. Après 500 à {{nobr|600 millions}} d'années, il y a environ
En contraste avec les planètes externes, les planètes telluriques, internes, n'auraient pas significativement migré durant l'évolution du Système solaires, parce que leurs orbites sont restées stables durant les périodes des impacts géants<ref name=sciam />.
L'hypothèse ''{{lang|en|[[Grand Tack]]}}'', formulée en 2011, permet d'expliquer la petite taille de [[Mars (planète)|Mars]] par une double [[Migration planétaire|migration]] de [[Jupiter (planète)|Jupiter]]{{comment|date=novembre 2023}}<ref>{{Lien web |titre=Le jeune Soleil aurait avalé plusieurs superterres, aidé par Jupiter |auteur=Laurent Sacco |date=26 mars 2015 |site=[[futura-sciences.com]] |url=https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/formation-systeme-solaire-jeune-soleil-aurait-avale-plusieurs-superterres-aide-jupiter-57605/ }}.</ref>.
=== Du grand bombardement tardif à nos jours ===
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{{Article détaillé|Grand bombardement tardif}}
[[Fichier:Barringer Meteor Crater, Arizona.jpg|alt=Un cratère en forme de bol, entre 1200 et
Les perturbations gravitationnelles issues de la migration des planètes extérieures auraient projeté un grand nombre d'astéroïdes vers le Système solaire intérieur, en appauvrissant considérablement la ceinture originale jusqu'à ce qu'elle atteigne la très faible masse qu'on lui connait aujourd'hui<ref name=OBrien2007/>. Cet évènement pourrait avoir initié le « grand bombardement tardif » qui a eu lieu il y a à peu près
Les impacts seraient des évènements ordinaires (même si actuellement rares) de l'évolution du Système solaire. Ils continuent de se produire, comme l'illustrent des collisions telles que celle de la [[comète Shoemaker-Levy 9]] avec [[Jupiter (planète)|Jupiter]] en 1994, l'[[impact sur Jupiter de juillet 2009]], et le ''[[Meteor Crater]]'' dans l'[[Arizona]]. Le processus d'accrétion est en conséquence incomplet et peut encore constituer une menace pour la vie sur Terre<ref>{{Article |lang=en |journal=Abhandlungen der Geologischen Bundeanstalt, Wien, |volume=53 |pages= 51–54 |année=1996 |titre=The Risk to Civilization From Extraterrestrial Objects and Implications of the Shoemaker-Levy 9 Comet Crash |prénom1=Clark R. |nom1=Chapman | url texte=http://www.geologie.ac.at/filestore/download/AB0053_051_A.pdf | format=PDF |consulté le=2008-05-06 | issn=0016-7800}}.</ref>{{,}}<ref name=Agnor2006>{{Article |langue=en |titre=Neptune’s capture of its moon Triton in a binary-planet gravitational encounter |prénom1=Craig B.|nom1=Agnor |prénom2=Hamilton P. |nom2=Douglas |journal=Nature |volume=441 |pages=192–194 | doi=10.1038/nature04792 |url texte=http://www.es.ucsc.edu/~cagnor/papers_pdf/2006AgnorHamilton.pdf |année=2006 |format=PDF |pmid=16688170 |numéro=7090 }}.</ref>.
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L'évolution du Système solaire extérieur semble avoir été influencée par des [[supernova]]s proches et probablement aussi par la traversée de [[nuage interstellaire|nuages interstellaires]]. Les surfaces des corps du Système solaire les plus éloignés auraient éprouvé des [[altération spatiale|altérations spatiales]] issues des vents solaires, des micrométéorites et des composants neutres du [[milieu interstellaire]]<ref>{{Article |langue=en |url texte=http://www.agu.org/sci_soc/EISclark.html | titre=Interplanetary Weathering: Surface Erosion in Outer Space|prénom1=Beth E. |nom1=Clark |prénom2=Robert E. |nom2=Johnson |journal= Eos, Transactions, American Geophysical Union |doi=10.1029/96EO00094 |volume=77 |pages=141 |année=1996 |consulté le=2008-03-13}}.</ref>.
L'évolution de la ceinture d'astéroïdes après le grand bombardement tardif fut principalement gouvernée par les collisions<ref name=Bottke2005b>{{Article|langue=en |prénom1=William F. |nom1=Bottke |prénom2=D. |nom2=Durba |prénom3=D. |nom3=Nesvorny |
== Origines variées des différentes lunes ==
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* capture d'un objet passant à proximité.
Jupiter et Saturne ont un grand nombre de lunes, telles que [[Io (lune)|Io]], [[Europe (lune)|Europe]], [[Ganymède (lune)|Ganymède]] et [[Titan (lune)|Titan]], qui pourraient provenir de disques autour de chaque planète géante en grande partie de la même façon que les planètes se sont formées avec le disque autour du Soleil<ref>{{Article |langue=en |prénom1=N. |nom1=Takato |prénom2=S. J. |nom2=Bus |nom3=al. | titre=Detection of a Deep 3-<math>\mu</math>m Absorption Feature in the Spectrum of Amalthea (JV) |journal=Science | année=2004 |volume=306 |pages=2224 |doi=10.1126/science.1105427 |url=http://adsabs.harvard.edu/abs/2004Sci...306.2224T |pmid=15618511 |numéro=5705 }}.</ref>{{,}}<ref>Voir aussi {{article|langue=en | url=http://www.universetoday.com/2004/12/24/jovian-moon-was-probably-captured/ | périodique=Universe Today | date=24 December 2004 | titre=Jovian Moon Was Probably Captured | auteur=Fraser Cain | consulté le=2008-04-03}}.</ref>. Cette origine est indiquée par l'importante taille des lunes et leur proximité à leur planète. En effet, ces deux propriétés combinées ne peuvent pas être cumulées sur des lunes capturées. D'un autre côté, la nature gazeuse des planètes considérées rend impossible la création de lunes par des débris résultants de collisions. Les lunes extérieures des géantes gazeuses tendent à être petites et à avoir des orbites [[Excentricité orbitale|excentriques]] avec des inclinations aléatoires. Ce sont là des caractéristiques attendues pour des objets capturés<ref>{{lien brisé|consulté le=20130318|url=http://www.ifa.hawaii.edu/~jewitt/papers/JUPITER/JSP.2003.pdf}}.</ref>{{,}}<ref>{{lien web|langue=en|url=http://www.dtm.ciw.edu/sheppard/satellites/| titre= The Giant Planet Satellite and Moon Page |auteur=Scott S. Sheppard (Carnegie Institution of Washington) | série=Personal web page | consulté le=13 mars 2008}}.</ref>. La plupart de ces lunes orbitent dans la direction opposée de la rotation de leurs planètes associées. La plus grande lune irrégulière est
Les lunes des corps solides ont été créées par des collisions et par des captures. Les deux petites lunes de [[Mars (planète)|Mars]], [[Déimos (lune)|Déimos]] et [[Phobos (lune)|Phobos]], seraient des [[astéroïde]]s capturés<ref>{{harvsp|Zeilik|Gregory|1998|loc=pp. 118–120}}.</ref>. La Lune de la Terre aurait été formée à la suite d'une seule gigantesque collision oblique<ref name=Canup2005/>{{,}}<ref>{{Article |langue=en |prénom1=D. J. |nom1=Stevenson |titre=Origin of the moon – The collision hypothesis |journal=Annual Review of Earth and Planetary Sciences |année=1987 |volume=15 |pages=271 |doi=10.1146/annurev.ea.15.050187.001415 | url=http://adsabs.harvard.edu/abs/1987AREPS..15..271S }}.</ref>. L'objet impacteur, appelé [[Théia (impacteur)|Théia]], devait avoir une masse et une taille comparables à celle de Mars, et l'impact aurait eu lieu quelques dizaines de millions d'années après la formation des planètes internes. La collision projeta en orbite une partie du manteau de Théia, qui s'agrégea pour former la Lune<ref name=Canup2005>{{Article |langue=en |prénom1=R. M. |nom1=Canup |prénom2=E. |nom2=Asphaug |titre=Origin of the Moon in a giant impact near the end of the Earth's formation |journal=Nature |année=2001 |volume=412 |pages=708 |url texte=http://adsabs.harvard.edu/abs/2001Natur.412..708C |doi=10.1038/35089010 |pmid=11507633 |numéro=6848 }}.</ref>. Cet impact géant fut le dernier d'une série de fusions qui formèrent la Terre. Théia se serait formé sur l'un des [[point de Lagrange|points de Lagrange]] du couple Terre-Soleil (soit L4, soit L5), puis il aurait dérivé de sa position<ref>{{lien web|langue=en | url = http://www.psrd.hawaii.edu/Dec98/OriginEarthMoon.html | titre = Origin of the Earth and Moon | date=31 December 1998 | auteur=G. Jeffrey Taylor | série = Planetary Science Research Discoveries | éditeur = Hawaii Institute of Geophysics & Planetology | consulté le = 25 juillet 2007 }}.</ref>. [[Charon (lune)|Charon]], la lune de [[Pluton (planète naine)|Pluton]], pourrait s'être aussi formée par l'intermédiaire d'une large collision ; les couples Pluton-Charon et Terre-Lune sont les seuls du Système solaire dans lesquels la masse du satellite est supérieure à 1 % de celle de la planète<ref name=impact_Pluto>{{Article |langue=en |titre=A Giant Impact Origin of Pluto-Charon |prénom1=Robin M. |nom1=Canup |journal=Science |jour=28 | mois =Janvier |année=2005 |volume=307 |numéro=5709 |pages=546–550 |doi=10.1126/science.1106818 |résumé en ligne=http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/307/5709/546 |consulté le=2008-05-01 |pmid=15681378}}.</ref>.▼
▲Théia se serait formé sur l'un des [[point de Lagrange|points de Lagrange]] du couple Terre-Soleil (soit L4, soit L5), puis il aurait dérivé de sa position<ref>{{lien web|langue=en | url = http://www.psrd.hawaii.edu/Dec98/OriginEarthMoon.html | titre = Origin of the Earth and Moon | date=31 December 1998 | auteur=G. Jeffrey Taylor | série = Planetary Science Research Discoveries | éditeur = Hawaii Institute of Geophysics & Planetology | consulté le = 25 juillet 2007 }}.</ref>. [[Charon (lune)|Charon]], la lune de [[Pluton (planète naine)|Pluton]], pourrait s'être aussi formée par l'intermédiaire d'une large collision ; les couples Pluton-Charon et Terre-Lune sont les seuls du Système solaire dans lesquels la masse du satellite est supérieure à 1 % de celle de la planète<ref name=impact_Pluto>{{Article |langue=en |titre=A Giant Impact Origin of Pluto-Charon |prénom1=Robin M. |nom1=Canup |journal=Science |jour=28 | mois =Janvier |année=2005 |volume=307 |numéro=5709 |pages=546–550 |doi=10.1126/science.1106818 |résumé en ligne=http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/307/5709/546 |consulté le=2008-05-01 |pmid=15681378}}.</ref>.
== Futur ==
Les astronomes estiment que le [[Système solaire]], tel que nous le connaissons, ne devrait pas changer profondément jusqu'à ce que le [[Soleil]] ait [[Fusion nucléaire|fusionné]] tout l'hydrogène de son noyau en hélium, commençant son [[évolution stellaire|évolution]] depuis la [[séquence principale]] du [[diagramme de Hertzsprung-Russell]] pour entrer dans la phase de [[géante rouge]]. Même ainsi, le Système solaire continuera à évoluer.
[[Fichier:EvolutionSystèmeSolaire-fragment5.png|redresse=3.2|vignette|centre|Illustrations de quelques évènements majeurs à venir au sein du Système solaire.]]
=== Évolution chaotique des orbites ===
L'étude des orbites des planètes s'est longtemps soldée par des échecs répétés, les observations tendant à s'écarter de tables pourtant de plus en plus précises. Ainsi l'existence de [[Neptune (planète)|Neptune]] fut
Toutefois, lorsque les calculs de trajectoires sont effectués pour des temps reculés, les solutions font intervenir des marges d'erreurs de plus en plus importantes, de sorte que le mouvement des orbites n'est plus régulier mais [[Théorie du chaos|chaotique]]<ref>{{Article | langue =en | prénom1= J. | nom1= Laskar | prénom2= A.C.M. | nom2= Correia| prénom3= M. | nom3= Gastineau | prénom4= F. | nom4= Joutel | prénom5= B. | nom5= Levrard | prénom6= P. | nom6= Robutel | titre =Long term evolution and chaotic diffusion of the insolation quantities of Mars | périodique = [[Icarus (journal)|Icarus]] | volume =170 | numéro =2 | année = 2004 | pages =343-364 | issn =0019-1035 | résumé =http://adsabs.harvard.edu/abs/2004Icar..170..343L | format =pdf | url texte = http://perso.ens-lyon.fr/benjamin.levrard/Publications/Laskar_Icarus2004.pdf | doi =10.1016/j.icarus.2004.04.005 }}.</ref>. Le modèle actuel montre une divergence [[Croissance exponentielle|exponentielle]] des trajectoires et de l'orientation des plans orbitaux. En réalité, la stabilité apparente des résultats de Laplace et de Lagrange tient surtout au fait que leurs solutions étaient fondées sur des équations partielles. Au-delà de quelques dizaines de millions d'années, l'incertitude sur les orbites est énorme. Au cœur de ces évolutions se trouve le phénomène de [[résonance orbitale]], qui peut engendrer des phases critiques dans l'évolution des orbites
▲}}.</ref>. Le modèle actuel montre une divergence [[Croissance exponentielle|exponentielle]] des trajectoires et de l'orientation des plans orbitaux. En réalité, la stabilité apparente des résultats de Laplace et de Lagrange tient surtout au fait que leurs solutions étaient fondées sur des équations partielles. Au-delà de quelques dizaines de millions d'années, l'incertitude sur les orbites est énorme. Au cœur de ces évolutions se trouve le phénomène de [[résonance orbitale]], qui peut engendrer des phases critiques dans l'évolution des orbites sur le long terme (voir ainsi l'exemple de Mars et l'[[Théorie astronomique des paléoclimats|impact sur son climat]]). Bien que la résonance elle-même reste stable, il devient impossible de prédire la position de Pluton avec un quelconque degré de précision après plus de 10 à 20 millions d'années<ref>{{Article |langue=en | titre = Numerical evidence that the motion of Pluto is chaotic |prénom1=Gerald Jay |nom1=Sussman |prénom2=Jack |nom2=Wisdom |journal=Science |volume=241 |pages=433–437 |année=1988 |url texte=http://groups.csail.mit.edu/mac/users/wisdom/pluto-chaos.pdf |doi=10.1126/science.241.4864.433 |pmid=17792606 |numéro=4864 }}.</ref>, mais on sait dans quelle fourchette de valeurs elle doit se situer. Un autre exemple est l'[[inclinaison de l'axe]] terrestre qui, à cause des frictions engendrées sur le [[manteau (géologie)|manteau terrestre]] par les interactions (marées) causées par la Lune (voir [[#Les systèmes anneaux-lunes|ci-dessous]]), deviendra incalculable au-delà de 1,5 à 4,5 milliards d'années<ref>{{Article |langue=en |titre=On the long term evolution of the spin of the Earth |prénom1=O. Neron |nom1=de Surgy |prénom2=J. |nom2=Laskar |journal=Astronomy and Astrophysics |mois=Février |année=1997 |volume=318 |pages=975–989 |url texte=http://adsabs.harvard.edu/abs/1997A%26A...318..975N |consulté le=2008-06-08}}.</ref>.
Les orbites des planètes extérieures (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune) sont chaotiques à très long terme, et en conséquence elles possèdent un [[Exposant de Lyapunov|horizon de Lyapunov]] sur un intervalle de 2 à {{nobr|230 millions}} d'années<ref name=hayes07>{{Article |langue=en |prénom1=Wayne B. |nom1=Hayes |titre=Is the outer Solar System chaotic? |journal=Nature Physics |année=2007 |volume=3 |pages=689–691 |doi=10.1038/nphys728 |résumé en ligne=http://adsabs.harvard.edu/abs/2007NatPh...3..689H}}.</ref>. Dans tous les cas cela signifie que la position d'une planète sur son orbite devient à terme impossible à prédire avec certitude (ainsi, par exemple la date des hivers et des étés devient incertaine), mais dans certains cas les orbites elles-mêmes peuvent changer radicalement. Ce chaos se manifeste plus fortement dans les changements d'[[excentricité orbitale|excentricité]], les orbites de certaines planètes devenant plus ou moins significativement elliptiques<ref>{{Ouvrage |langue=en |auteur1=Ian Stewart |titre=Does God Play Dice? |sous-titre=The New Mathematics of Chaos |numéro édition=2 |année=1997 |pages totales=246–249 |isbn=0-14-025602-4 }}.</ref>.
Finalement, le Système solaire externe est (quasi) stable en cela qu'aucune de ses planètes n'entrera en collision avec une autre ou ne sera éjectée du Système solaire dans les prochains milliards d'années<ref name=hayes07/>.
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=== Les systèmes anneaux-lunes ===
{{Section à recycler|date=
L'évolution des systèmes lunaires est pilotée par les [[marée]]s. Une lune exerce une [[force de marée]] dans l'objet autour duquel elle orbite (généralement une planète), ce qui crée un renflement dû à la [[Gravitation|force gravitationnelle]] différentielle à travers le diamètre de la planète. Dans le même temps, un renflement plus important déforme le satellite naturel. Lorsque la lune orbite dans le sens de rotation de la planète et que celle-ci tourne plus rapidement que cette lune, le renflement, induit par la marée, sera constamment en aval de l'orbite lunaire. Dans cette situation, le [[moment cinétique (mécanique classique)|moment angulaire]] est transféré de la rotation de la planète à la révolution du satellite. La lune gagne ainsi de l'énergie et tourne alors suivant une [[spirale]] qui l'éloigne de la planète. En contrepartie, l'énergie, cédée par la planète, réduit sa vitesse de rotation.
La [[Terre]] et la [[Lune]] illustrent cette situation. Aujourd'hui, la Terre exerce un [[verrouillage gravitationnel]] sur la Lune, où une rotation est égale à une révolution (d'environ {{nobr|29,5 jours}}). Ainsi, la Lune montre toujours la même face à la Terre. Dans le futur, elle continuera de s'éloigner, et la rotation de la Terre continuera à ralentir graduellement. Dans {{nobr|50 milliards}} d'années, si elles survivent [[#Environnements solaire et planétaire|à l'expansion du Soleil]], la Terre et la Lune seront en résonance complète, verrouillées par la force de marée. Chacune sera prisonnière d'une « résonance rotation–orbite » dans laquelle la Lune fera le tour de la Terre en {{nobr|47 jours}}. De plus, elles tourneront autour de leurs axes respectifs à la même vitesse et chacune montrera un seul et même hémisphère à l'autre<ref>{{Ouvrage |langue=en |prénom1=C.D. |nom1=Murray |prénom2=S.F. |nom2=Dermott |titre=Solar System Dynamics |éditeur=Cambridge University Press |année=1999 |passage=184 |isbn=}}.</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage |langue=en |prénom1=Terence |nom1=Dickinson |lien auteur1=Terence Dickinson |titre=From the Big Bang to Planet X |éditeur=Camden House |lieu=Camden East, Ontario |année=1993 |pages totales=79–81 |isbn=0-921820-71-2}}.</ref>. Les [[satellites galiléens|lunes galiléennes]] de [[Jupiter (planète)|Jupiter]] en sont autant d'autres exemples, ainsi que la plupart des plus petites lunes de Jupiter<ref>{{Article |langue=en | url texte=http://adsabs.harvard.edu/full/1982MNRAS.201..415G%7D |titre=Tidal Heating of Io and orbital evolution of the Jovian satellites |journal=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society |prénom1=A. |nom1=Gailitis |volume=201 |pages=415 |année=1980 |consulté le=2008-03-27 }}.</ref> et la plupart des grandes lunes de [[Saturne (planète)|Saturne]]<ref>{{Article |langue=en |prénom1=R. |nom1=Bevilacqua |prénom2=O. |nom2=Menchi |prénom3=A. |nom3=Milani |nom4=al. |année=1980 |mois=Avril |titre= Resonances and close approaches. I. The Titan-Hyperion case |journal=Earth, Moon, and Planets |volume=22 |numéro=2 |pages=141–152 |url texte=http://www.springerlink.com/content/g627852062714784/ |consulté le= 2007-08-27 |doi= 10.1007/BF00898423}}.</ref>.
[[Fichier:Voyager 2 Neptune and Triton.jpg|alt=Une petite partie de la planète Neptune et sa lune Triton, beaucoup plus petite |vignette|Neptune et sa Lune [[Triton (lune)|Triton]], prises par ''{{nobr|[[Voyager 2]]}}''. L'orbite de Triton atteindra probablement la [[limite de Roche]] en s'approchant de Neptune. Cela brisera cette lune, formant probablement un nouveau système d'anneaux.]]
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Dans chacun de ces cas, le transfert du moment angulaire et de l'énergie est conservé si l'on considère le système à deux corps dans son ensemble. Cependant, la somme des énergies correspondant à la révolution de la lune ajoutée à celle de la rotation de la planète n'est pas conservée, mais décroît au cours du temps. Cela s'explique par la dissipation de chaleur en raison des frictions générées par le mouvement du renflement de marée sur la matière dont est composée la planète. Si les planètes étaient des fluides idéaux, sans frottement, le renflement de marée serait centré sous le satellite, et aucun transfert d'énergie n'aurait lieu. C'est la perte d'[[énergie cinétique]] à travers des frictions qui rend le transfert du moment angulaire possible.
Dans les deux cas, la [[Accélération par effet de marée|décélération par la force de marée]] entraîne la lune dans une spirale qui la rapproche de sa planète jusqu'à ce que les contraintes de marée la brisent complètement. Les satellites créent ainsi potentiellement un système d'[[anneau planétaire|anneaux autour de la planète]], à moins qu'ils ne s'engouffrent dans son atmosphère ou ne s'écrasent à sa surface. Un tel destin attend la lune [[Phobos (lune)|Phobos]] de Mars dans un délai de 30 à {{nobr|50 millions}} d'années<ref name=Bills2006>{{Article |langue=en |prénom1=Bruce G. |nom1=Bills |prénom2=Gregory A. |nom2=Neumann |prénom3=David E. |nom3=Smith |prénom4=Maria T. |nom4=Zuber |année=2006 |titre=Improved estimate of tidal dissipation within Mars from MOLA observations of the shadow of Phobos |journal=Journal of Geophysical Research |volume=110 |pages=E07004|doi=10.1029/2004JE002376| résumé en ligne=http://adsabs.harvard.edu/abs/2005JGRE..11007004B}}.</ref>, la lune [[Triton (lune)|Triton]] de Neptune dans 3,6 milliards d'années<ref>{{Article |langue=en |titre=Tidal evolution in the Neptune-Triton system |prénom1=C. F. |nom1=Chyba |prénom2=D. G. |nom2=Jankowski |prénom3=P. D. |nom3=Nicholson |journal=Astronomy & Astrophysics |volume=219 |pages=23 |résumé en ligne=http://adsabs.harvard.edu/abs/1989A&A...219L..23C |année=1989 | consulté le =2007-03-03}}.</ref>, la lune [[Métis (lune)|Métis]] et la lune [[Adrastée (lune)|Adrastée]] de Jupiter<ref name=Burns2004>{{Chapitre |langue=en |prénom1=J. A. |nom1=Burns |prénom2=D. P. |nom2=Simonelli |prénom3=M. R. |nom3=Showalter |prénom4=D. P. |nom4=Hamilton |prénom5=C. C. |nom5=Porco |prénom6=L. W. |nom6=Esposito|lien auteur6=Larry W. Esposito |prénom7=H. |nom7=Throop |titre chapitre=Jupiter’s Ring-Moon System | titre ouvrage=Jupiter: The planet, Satellites and Magnetosphere |année=2004 |éditeur=Cambridge University Press |auteurs ouvrage=Fran Bagenal, Timothy E. Dowling, William B. McKinnon (éds.) |lire en ligne=http://www.astro.umd.edu/~hamilton/research/preprints/BurSimSho03.pdf |format=PDF | consulté le=14 mai 2008 |isbn=0521818087 |id=ISBN 0-521-81808-7 |pages=241}}.</ref> et au moins 16 petits satellites d'Uranus et de Neptune. La [[Desdémone (lune)|lune Desdémone]] d'Uranus peut aussi entrer en collision avec l'une de ses lunes voisines<ref name=Duncan1996>{{Article |langue=en |prénom1=Martin J. |nom1=Duncan |prénom2=Jack J. |nom2=Lissauer |titre=Orbital Stability of the Uranian Satellite System |journal=Icarus |volume=125 |numéro=1 |pages=1–12 |année=1997 |doi=10.1006/icar.1996.5568 | consulté le =2008-05-09}}.</ref>.
Une troisième possibilité est que les deux corps se soient [[Verrouillage par force de marée|verrouillés]] l'un sur l'autre. Dans ce cas, le renflement de marée reste directement sous la lune. Il n'y a alors plus de transfert de moment angulaire, et la période orbitale n'évolue plus. Le système [[Pluton (planète naine)|Pluton]] et [[Charon (lune)|Charon]] est un exemple de ce type de configuration<ref>{{Article |langue=en |url texte=http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=2006AJ....132..290B&db_key=AST&data_type=HTML&format=&high=444b66a47d27727 |titre=Orbits and Photometry of Pluto's Satellites: Charon, S/2005 P1, and S/2005 |prénom1=Marc |nom1=Buie |prénom2=William |nom2=Grundy |prénom3=Eliot |nom3=Young |prénom4=Leslie |nom4=Young |prénom5=Alan |nom5=Stern |journal=The Astronomical Journal |volume=132 | pages=290 |année=2006 |doi=10.1086/504422 }}.</ref>.
Avant la mission, en 2004, de la sonde [[Cassini-Huygens]], il était communément admis que les [[anneaux de Saturne]] étaient bien plus jeunes que le Système solaire et qu'ils se dissiperaient dans les {{nobr|300 millions}} d'années à venir. On pensait que les interactions gravitationnelles avec les lunes de Saturne repoussaient graduellement les anneaux extérieurs vers la planète, alors que l'abrasion par des météorites et par la gravité de Saturne balayait le reste, laissant, à terme, Saturne dépouillée<ref>{{lien web|langue=en |titre=Saturn Rings Still A Mystery |série=Popular Mechanics |auteur= Stefano Coledan |url=http://www.popularmechanics.com/technology/industry/1285531.html |année=2002 |consulté le=3 mars 2007}}.</ref>. Néanmoins, les données de cette mission ont conduit les scientifiques à réviser leur point de vue initial. Les observations ont en effet révélé, sur une épaisseur de {{unité|10|km}}, des matériaux de glace, structurés en mottes, qui se brisent et se reforment continuellement, renouvelant les anneaux. Les anneaux de Saturne sont bien plus massifs que les anneaux de toutes les autres géantes gazeuses. Cette énorme masse aurait préservé des anneaux à Saturne depuis que la planète s'est formée, il y a {{nobr|4,5 milliards}} d'années, et elle les préservera durant encore plusieurs milliards d'années<ref>{{Article |langue=en |titre=Saturn's recycled rings | journal=Astronomy Now |pages=9 |mois=Février |année=2008}}.</ref>.
=== Environnements solaire et planétaire ===
{{Article connexe|Évolution stellaire}}
À long terme, les changements les plus importants au sein du Système solaire proviendront de l'évolution et du vieillissement du Soleil. Au fur et à mesure qu'il brûle son combustible (de l'hydrogène), il accroît sa température et brûle le carburant restant d'autant plus vite. Ainsi le Soleil élève sa luminosité de 10 % tous les {{nobr|1,1 milliard}} d'années<ref name=scientist>{{Article |langue=en |titre=Science: Fiery future for planet Earth |prénom1=Jeff |nom1=Hecht |journal=New Scientist |url texte=https://www.newscientist.com/article/mg14219191.900.html |jour=2 |mois=Avril |année=1994 |numéro=1919 |page=14 |consulté le=2007-10-29}}.</ref>. Dans un milliard d'années, les radiations émises par le Soleil auront augmenté et sa [[zone habitable]] se sera déplacée vers l'extérieur, rendant la surface terrestre trop chaude pour que l'eau à l'état liquide puisse y subsister naturellement. À ce moment-là, toute forme de vie terrestre sera impossible<ref name=Schroder2008/>. L'évaporation de l'eau, un [[gaz à effet de serre]] potentiel, depuis la surface des océans, pourrait accélérer l'élévation de la température, ce qui pourrait mettre fin à toute forme de vie sur Terre plus vite encore<ref>{{lien web|langue=en|url=http://www.cicero.uio.no/fulltext/index_e.aspx?id=2737|titre=Our changing solar system|auteur=Knut Jørgen, Røed Ødegaard|série=Centre for International Climate and Environmental Research|année=2004|consulté le=27 mars 2008}}.</ref>. À cette époque, il est possible que la température à la surface de [[Mars (planète)|Mars]] s'élève graduellement. Le dioxyde de carbone et l'eau actuellement gelés sous le sol martien seront libérés dans l'atmosphère, créant un effet de serre. Ce dernier réchauffera la planète jusqu'à ce qu'elle atteigne les conditions comparables à celles de la Terre aujourd'hui, offrant potentiellement un nouvel îlot possible pour la vie<ref name=mars>{{Ouvrage |langue=en |prénom1=Jeffrey Stuart |nom1=Kargel |titre=Mars |sous-titre=A Warmer, Wetter Planet |éditeur=Springer |lieu=London/New York/Chichester |année=2004 |pages totales=557 |isbn=1-85233-568-8 |lire en ligne=https://books.google.com/books?id=0QY0U6qJKFUC&pg=PA509&dq=mars+future+%22billion+years%22+sun |consulté le=2007-10-29}}.</ref>. Dans {{nobr|3,5 milliards}} d'années, les conditions à la surface de la Terre seront similaires à celle de Vénus aujourd'hui<ref name=scientist />.
[[Fichier:Sun red giant-fr.svg|vignette|gauche|Tailles relatives du Soleil tel qu'il est actuellement (inset) comparé à la taille (estimée) qu'il aura lorsqu'il sera devenu une [[géante rouge]].]]
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Alors que le Soleil s'étendra, il devrait absorber les planètes [[Mercure (planète)|Mercure]] et, très probablement, [[Vénus (planète)|Vénus]]<ref name=Rybicki2001>{{Article |langue=en |prénom1=K. R. |nom1=Rybicki |prénom2=C. |nom2=Denis |titre=On the Final Destiny of the Earth and the Solar System |journal=Icarus |volume=151 |numéro=1 |pages=130–137 |année=2001 |doi=10.1006/icar.2001.6591 }}.</ref>. La destinée de la [[Terre]] est moins claire ; alors que le Soleil enveloppera l'orbite actuelle de la Terre, il aura perdu le tiers de sa masse (et d'attraction gravitationnelle), ce qui amènera les orbites de chaque planète à s'agrandir considérablement<ref name=Schroder2008/>. En ne considérant que ce phénomène, Vénus et la Terre devraient sans doute échapper à l'incinération<ref name=sun_future />, mais une étude de 2008 suggère que la Terre sera néanmoins probablement absorbée à cause des [[Limite de Roche|interactions de marées]] avec le gaz ténu de l'enveloppe extérieure dilatée du Soleil<ref name=Schroder2008/>.
Graduellement, l'hydrogène brûlant dans le manteau entourant le noyau solaire accroîtra la masse du noyau jusqu'à ce qu'elle ait atteint environ 45 % de la [[masse solaire]] actuelle. À ce point, la densité et la température deviendront si hautes que la fusion de l'hélium en [[carbone]] commencera, engendrant un [[flash de l'hélium]] ; le Soleil diminue alors d'environ 250 à {{nobr|11 fois}} son rayon actuel. Par conséquent, sa luminosité diminue d'environ {{unité|3000 à 54 fois}} son niveau actuel, et sa température de surface passera à environ {{unité|4770|K}}. Le Soleil deviendra une étoile de la branche horizontale, brûlant l'hélium dans son cœur de façon stable, à la manière dont il brûle de l'hydrogène aujourd'hui. La période de fusion de l'hélium ne dépassera cependant pas {{nobr|100 millions}} d'années. Finalement, il sera obligé de recourir à nouveau à la réserve d'hydrogène et d'hélium dans ses couches externes et va s'étendre une seconde fois, tournant dans ce qui est connu sous le nom de [[branche asymptotique des géantes]]. À ce stade, sa luminosité augmentera encore, pour atteindre {{unité|2090|fois}} sa luminosité actuelle, et il refroidira jusqu'à environ {{unité|3500|K}}<ref name=Schroder2008/>. Cette phase durera environ 30 millions d'années, après quoi, sur une période de {{unité|100000|ans}}, les couches externes du Soleil seront progressivement soufflées par impulsions, éjectant un vaste flux de matière dans l'espace et formant un halo (mal) nommé « [[nébuleuse planétaire]] ». La matière éjectée contiendra l'hélium et le carbone produits par les réactions nucléaires solaires, continuant à enrichir le milieu interstellaire avec des éléments lourds pour de futures générations de systèmes solaires<ref name=nebula>{{lien web|langue=en | auteur=Bruce Balick (Department of Astronomy, University of Washington) | titre=Planetary nebulae and the future of the Solar System | série=Personal web site | url=http://www.astro.washington.edu/balick/WFPC2/| consulté le=23 juin 2006}}.</ref>.
[[Fichier:M57 The Ring Nebula.JPG|vignette|La [[nébuleuse de la Lyre]], une [[nébuleuse planétaire]] similaire à ce que le Soleil deviendra.]]
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[[Fichier:Milky Way Spiral Arm french.svg|gauche|vignette|Position du Système solaire dans la [[Voie lactée]].]]
Le Système solaire voyage autour de la [[Voie lactée]] selon une orbite circulaire, à approximativement {{unité|30000|[[année-lumière|années-lumière]]}} du [[centre galactique]]. Il lui faut au moins 220
Certains scientifiques ont suggéré que le cheminement du Système solaire à travers la Galaxie est l'un des facteurs expliquant les [[Extinction massive|extinctions massives]] périodiques observées sur Terre au travers des enregistrements [[fossile]]s. Lors de ses orbites, le Soleil connaît en effet de légères oscillations verticales qui l'amènent à traverser régulièrement le [[plan galactique]]. Lorsqu'il est à l'extérieur du plan galactique, l'influence des [[Marée galactique|marées galactiques]] est au plus faible. Lorsqu'il entre dans le disque galactique, ce qui a lieu tous les 20 à {{nobr|25 millions}} d'années, il revient sous l'influence bien plus importante du disque galactique qui, selon certains modèles mathématiques, accroît le flux des [[comète]]s provenant du [[nuage d'Oort]]. Ce flux, alors quatre fois plus important, conduit à une augmentation importante de la probabilité d'un impact dévastateur<ref>{{Article |langue=en |titre= Perturbing the Oort Cloud |auteur=Michael Szpir |périodique=American Scientist | date=janvier-février 1997 | volume=85 | numéro=1 | passage=23 | url=http://www.americanscientist.org/issues/pub/perturbing-the-oort-cloud |consulté le=25 mars 2008 |éditeur=The Scientific Research Society | archive-url=http://web.archive.org/web/20090213163530/https://www.americanscientist.org/issues/pub/perturbing-the-oort-cloud | archive-date=13 février 2009}}.</ref>.
Toutefois, d'autres scientifiques constatent que le Soleil est actuellement proche du plan galactique et que pourtant le dernier évènement de grande extinction remonte à {{nobr|15 millions}} d'années. Par conséquent, la position verticale du Soleil ne saurait, à elle seule, expliquer ces extinctions périodiques. Ils retiennent alors plutôt comme déclencheur le fait que le Soleil traverse périodiquement les [[bras spiral|bras spiraux]] de la Galaxie. Les bras spiraux recèlent non seulement un plus grand nombre de nuages moléculaires, mais aussi une plus grande concentration de [[Géante bleue|géantes bleues]] brillantes. Alors que la gravité des nuages peut interagir et perturber le nuage d'Oort, les géantes bleues, qui ont une plus courte durée de vie, explosent violemment en [[supernova]]s<ref>{{Article |langue=en |titre=Mass Extinctions and The Sun's Encounters with Spiral Arms |auteur1=Erik M. Leitch |auteur2=Gautam Vasisht |année=1998 |pages=51–56 |journal=New Astronomy |volume=3 |
=== Collision galactique et perturbation planétaire ===
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[[Fichier:Rxj1242 comp.jpg|vignette|La [[Collision entre Andromède et la Voie lactée|fusion de la Voie lactée et d'Andromède]] engendrera un [[trou noir supermassif]] qui modifiera le milieu interstellaire où le Système solaire évoluera.]]
Bien que la grande majorité des [[galaxie]]s de l'[[univers observable]] s'éloignent rapidement de la Voie Lactée, la [[galaxie d'Andromède]], le plus grand membre du [[Groupe local]], se dirige vers nous à la vitesse de {{unité|120|km/s}}<ref name=cain />. Dans {{nobr|2 milliards}} d'années, Andromède et la Voie
Il serait faux de croire que cette collision peut perturber les orbites des planètes au sein du Système solaire. Si la gravité des étoiles de passage peut détacher des planètes dans l'espace interstellaire, les distances entre les étoiles sont si grandes que la probabilité que la collision de la Voie Lactée et d'Andromède cause des perturbations à un système d'étoiles donné est négligeable. Bien que le Système solaire dans son ensemble puisse être affecté par ces évènements, le Soleil et les planètes ne devraient pas être dérangés<ref>{{Article |langue=en |titre=Colliding molecular clouds in head-on galaxy collisions|prénom1=J. |nom1=Braine |prénom2=U. |nom2=Lisenfeld |prénom3=P. A. |nom3=Duc |prénom4=E. |nom4=Brinks |prénom5=V. |nom5=Charmandaris |prénom6=S. |nom6=Leon |journal=Astronomy and Astrophysics |volume=418 |pages=419–428 |année=2004 |doi=10.1051/0004-6361:20035732 |résumé en ligne=http://www.aanda.org/index.php?option=article&access=doi&doi=10.1051/0004-6361:20035732 |consulté le=2008-04-02}}.</ref>.
Toutefois, au fil du temps, la [[Fonction de répartition|probabilité cumulative]] d'une rencontre fortuite avec une étoile augmente, et la perturbation des planètes devient pratiquement inévitable. En supposant que le scénario du [[Big Crunch]] (ou effondrement terminal) ou bien du [[
== Chronologie ==
[[Fichier:Solar Life Cycle-fr.svg|vignette|centre|redresse=3.2|alt=Dessin montrant différentes phases de la vie du Soleil|Ligne de temps illustrant la vie du Soleil.]]
L'échelle de temps de la formation du Système solaire a été déterminée en utilisant la [[datation radiométrique]]. Les scientifiques estiment que le Système solaire est vieux de {{nobr|4,6 milliards}} d'années. Les [[plus vieilles roches connues]] sur [[Terre]] sont approximativement datées de {{nobr|4,4 milliards}} d'années<ref name=Wilde>{{Article |langue=en |journal=Nature |volume=409 |pages=175 |titre= Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago |prénom1=Simon A. |nom1=Wilde |prénom2=John W. |nom2=Valley |prénom3=William H. |nom3=Peck |prénom4=Colin M. |nom4=Graham |doi=10.1038/35051550 | url texte=http://www.geology.wisc.edu/%7Evalley/zircons/Wilde2001Nature.pdf |format=PDF |année=2001 |pmid=11196637 |numéro=6817 }}.</ref>. Des roches de cet âge sont rares, car la surface de la Terre est constamment transformée par l'[[érosion]], le [[volcanisme]] et la [[tectonique des plaques]]. Pour estimer l'âge du Système solaire, les scientifiques utilisent les [[météorite]]s, qui furent formées durant la condensation primordiale de la nébuleuse solaire. L'essentiel des météorites (voir [[Canyon Diablo]]) sont datées de {{nobr|4,6 milliards}} d'années, suggérant que le Système solaire devrait avoir au moins cet âge<ref>{{Ouvrage |langue=en |auteur1=Gary Ernst Wallace |titre=Earth Systems |sous-titre=Processes and Issues |éditeur=Cambridge University Press |lieu=Cambridge |année=2000 |pages totales=45–58 |isbn=0-521-47895-2 |titre chapitre=Earth's Place in the Solar System}}.</ref>.
Les études des disques entourant les autres étoiles ont aussi permis d'établir une échelle de temps pour la formation du Système solaire. Les étoiles âgées entre un et trois millions d'années possèdent des disques riches en gaz, là où les disques autour d'étoiles âgées de plus de dix millions d'années, il n'y a plus du tout de gaz, suggérant que les planètes géantes gazeuses alentour avaient fini de se former<ref name=sciam />.
'''
''Nota bene'' : Toutes les dates et les durées dans cette chronologie sont approximatives et ne devraient être comprises que comme des indicateurs donnant des [[Ordre de grandeur|ordres de grandeurs]].
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{| class=wikitable |+Chronologie de la formation et de l'évolution du Système solaire
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! Phase !! Durée depuis la formation du
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| Le Système solaire se forma dans une pépinière à étoiles, telle la [[nébuleuse d'Orion]]. Des étoiles les plus massives s'y sont aussi formées, y vivant leur vie et mourant finalement dans une explosion de [[supernova]]. Une supernova déclencha alors la formation du Système solaire<ref name=cradle />{{,}}<ref name=iron />.
|- bgcolor="#e0ffff"
! rowspan=4 | Formation du
| '''0''' à {{unité|100000|années}}
| La nébuleuse pré-solaire se forme et commence à s'effondrer sur elle-même. Le Soleil commence alors à se former<ref name=sciam/>.
|- bgcolor="#e0ffff"
| {{unité|100000}} à 50 millions d'années
| Le Soleil est une [[proto-étoile]]
|- bgcolor="#e0ffff"
| {{unité|100000}} à 10 millions d'années
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|- bgcolor="#a7fc00"
| 4,6 milliards d'années
| '''Aujourd'hui'''. Le Soleil reste une étoile de la séquence principale, devenant continuellement plus chaud et lumineux au rythme d'environ 10 %
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