PLANÉTAIRES SYSTÈMES

La nébuleuse primitive

La compréhension de la formation et de l'évolution de notre propre système planétaire, la cosmogonie, représente une étape nécessaire à la recherche de systèmes planétaires extrasolaires. Diverses théories ont été proposées pour rendre compte de l'existence du système solaire.

René Descartes (1596-1650) est l'auteur de la première cosmogonie rationnelle en décrivant, en 1644, dans les Principia philosophiae, un mécanisme fondé sur les tourbillons. Pour le philosophe, la course des planètes résulte des mouvements tourbillonnaires incessants animant le « fluide subtil » dans lequel baigne nécessairement notre monde. Dans son œuvre maîtresse publiée en 1687, les Philosophiae naturalis principia mathematica, Isaac Newton (1642-1727), sans formuler lui-même d'hypothèse cosmogonique précise, critique sévèrement le modèle de Descartes en objectant que les queues cométaires ne sont pas déviées par les supposés tourbillons et que ceux-ci sont en outre incapables d'expliquer la troisième loi de Kepler. Néanmoins, la gravitation universelle énoncée par Newton, en impliquant une action à distance, demeure tellement abstraite que le système de tourbillons de Descartes restera en faveur jusqu'au milieu du xviii^e siècle.

En 1745, Georges Louis Leclerc, comte de Buffon (1707-1788), est le premier à suggérer que les planètes ont peut-être été expulsées du Soleil lors de la collision rasante d'une « puissante comète » passant à son périhélie. À cette époque, en raison de leur étendue, on tient les queues cométaires pour extrêmement massives, capables d'endommager le Soleil en cas de rencontre. En recourant à ce scénario-catastrophe, le naturaliste trouve une explication astucieuse à l'origine de la « force d'impulsion » qui anime les planètes.

On doit au philosophe allemand Emmanuel Kant (1724-1804) la présentation, en 1755, de la première théorie cosmogonique dite d'accrétion. Dans son Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels (Histoire naturelle générale et théorie du ciel), Kant imagine un chaos primitif de poussière cosmique, froide et au repos, qui se condense progressivement pour constituer des nébuleuses en rotation, l'une d'entre elles pouvant être assimilée au Soleil primordial. Dans le plan équatorial de la nébuleuse, par agglomération lente de particules en révolution képlérienne, émergent alors des corps de plus en plus massifs et volumineux : les planètes. En vertu du principe kantien des arrangements systématiques de l'Univers, les satellites gravitant autour des planètes, de même que l'anneau entourant Saturne, procèdent du même mécanisme. Non fondée mathématiquement, la cosmogonie de Kant est évidemment plus lyrique que scientifique. Elle repose en particulier sur l'idée éminemment fausse qu'un système en rotation, comme le système solaire, peut être issu d'un milieu au repos.

Jusqu'alors demeurées l'œuvre quasi exclusive de philosophes, les hypothèses cosmogoniques vont désormais retenir l'attention des mathématiciens. En 1796, dans la Note VII de son Exposition du système du monde, Pierre Simon, marquis de Laplace (1749-1827), formule l'hypothèse fameuse de la « nébuleuse primitive », qui va connaître une fortune extraordinaire. La manière dont elle est présentée – sans développements mathématiques ni la moindre justification numérique – laisse à penser que son auteur n'y attache vraisemblablement pas l'importance que le monde savant lui a attribuée par la suite. La solution apportée par Laplace au problème cosmogonique repose entièrement sur la mécanique des fluides. Il suppose que le Soleil, primitivement géant et entouré d'une atmosphère « élastique » à haute température, en rotation uniforme, s'étend jusqu'à l'orbite de Neptune. Le refroidissement des couches extérieures[...]