Les lunes de notre Système solaire ont plusieurs visages. Certaines ont des océans tandis que d’autres ne sont que des boules de glace ou de simples boules de pierre. Cependant, malgré ces différences, toutes sont telluriques. À l’inverse, on ne trouve pas de lunes gazeuses, ce qui est un peu curieux. Est-ce une simple question de chance ou existe-t-il des raisons physiques pour lesquelles de telles lunes ne peuvent pas exister ?
Des formations « ascendante » et « descendante »
Pour comprendre pourquoi il n’y a pas de lunes gazeuses dans notre Système solaire, examinons d’abord comment se forment les planètes géantes gazeuses. Deux scénarios sont envisageables : la formation « ascendante » et la formation « descendante ». La formation ascendante, ou « accrétion centrale », est le processus par lequel les planètes géantes gazeuses de notre Système solaire se sont formées. Il implique l‘accumulation progressive de gaz par un noyau rocheux, initié à partir d’un disque protoplanétaire entourant un jeune soleil. En revanche, la formation descendante implique la contraction d’un amas de gaz dans une nébuleuse, similaire au processus de formation d’étoiles. Cependant, ce processus peut produire une quantité minimale de masse.
Il existe par ailleurs une limite d’opacité pour la fragmentation qui restreint la formation de corps gazeux plus petits. En raison de cette limite, les lunes gazeuses plus petites que trois masses de Jupiter ne peuvent se former de manière efficace par le processus de formation descendante.
La plupart des lunes du Système solaire se sont finalement formées par accrétion ascendante à partir des disques restants autour de leurs planètes mères. Étant donné que ces dernières avaient déjà tout amassé, il n’y avait tout simplement plus assez de matière pour former des lunes assez massives pour retenir du gaz. Seule Titan, la plus grande lune de Saturne, possède donc une atmosphère dans notre Système solaire.
Qu’en est-il ailleurs ?
L’absence de lunes gazeuses dans notre Système solaire semble résulter des processus spécifiques de formation planétaire qui ont prévalu ici. En théorie, il pourrait cependant exister des lunes gazeuses ailleurs dans l’Univers.
Notez que malgré la découverte de plus de 5 500 exoplanètes, seules deux exolunes potentielles ont été identifiées à ce jour, bien qu’elles n’aient pas encore été confirmées. Ces objets seraient en orbite autour de géantes gazeuses encore plus massives, mais leur nature demeure incertaine. L’une d’elles aurait été identifiée par une équipe de l’Université de Columbia en 2017. Son exoplanète serait elle-même en orbite autour d’une étoile située à environ 4 000 années-lumière de la Terre. En s’appuyant sur les données de Kepler, les chercheurs avaient spéculé que cette lune pourrait tout aussi bien être un petit corps gazeux de la taille de la Terre qu’un monde rocheux recouvert d’un océan aussi grand que Saturne.
