Africa-Press – Tchad. L’orbite de la Terre influence le climat global de celle-ci: ainsi pour chercher à comprendre l’évolution du climat terrestre, il est important d’avoir une meilleure connaissance de l’évolution orbitale de la planète.
Généralement dans ces études, seuls les corps du système solaire sont considérés, mais deux chercheurs de l’université de l’Oklahoma et de l’université de Bordeaux ont montré l’importance d’inclure les éventuels passages d’étoiles proches du système solaire dans les simulations. Leurs résultats sont parus dans The Astrophysical Journal Letters, le 14 février 2024.
Prédiction dans le passé
L’évolution du climat est fortement liée à l’évolution de l’orbite de la planète Terre. Le changement d’orbite est l’une des hypothèses sur la hausse de 5 à 8°C connue comme le maximum thermique du passage Paléocène-Éocène, il y a 56 millions d’années.
Pour étudier les orbites terrestres sur le long cours, les chercheurs ne possèdent pas de jeu de données remontant à la création de la Terre. Ils vont donc utiliser des simulations pouvant “remonter le temps”.
Les équations de la dynamique sont donc prises à contre-courant. Pour un mouvement simple comme la chute d’une pomme, il n’y a aucun problème dans la prédiction d’étapes précédentes dans le mouvement.
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Ici, le système se complexifie, le mouvement de la Terre est déterminé par la présence du soleil, mais aussi des autres planètes et des lunes dans le système solaire. Plus ils remontent le temps, plus leurs simulations deviennent incertaines, de manière similaire aux prédictions météo.
Système chaotique
Les auteurs citent de précédentes études ayant montré que le système solaire est chaotique. En sciences, le terme “chaotique” ne désigne pas le tohu-bohu, mais une catégorie précise de système.
Les systèmes chaotiques sont, contre l’intuition générale, totalement déterministes. Leur particularité est la divergence des trajectoires qui est assez forte, c’est-à-dire qu’en partant de deux états similaires, les résultats finiront totalement différents. Ils sont dits fortement sensibles aux conditions initiales.
La durée après laquelle les prédictions ne sont plus suffisamment crédibles est le temps de Lyapunov (on entend également le terme d’horizons prédictif). Ici, il est de 5 millions d’années.
Le chaos en sciences
Le principe de chaos a été découvert et théorisé par le mathématicien et météorologiste américain Edward Norton Lorenz (1917 – 2008).
Ce dernier a découvert que pour des modèles météorologiques très simples, de très faibles variations dans les valeurs initiales entraînaient des gros changements dans la prédiction.
Il fut le premier à parler “d’effet papillon”, car les trajectoires qu’il traçait prenaient l’allure d’un papillon.
Ce principe se retrouvera dans la culture populaire avec des films comme L’effet Papillon réalisé par Eric Bress et J.Mackye Gruberou (2004).
Les étoiles voisines
La plupart des modèles considèrent le système solaire comme isolé: ils négligent l’impact des astres lointains sur la dynamique interne du système. Cela n’est que peu dérangeant lorsque les distances sont très grandes.
Or certaines étoiles dans leur mouvement passent à proximité du Soleil, dans des distances de quelques dizaines d’unités astronomiques (ua, distance Terre-Soleil). Ces rencontres sont, à l’échelle de temps de la vie du Soleil, assez fréquentes.
C’est environ une étoile tous les millions d’années qui passent à moins de 50.000 ua, pour des distances inférieures à 10.000 ua, il faut compter 20 millions d’années entre chaque rencontre les passages.
Les auteurs de l’étude ont donc décidé de faire deux modèles prédictifs: un générique n’incluant pas ces passages et un autre les incluant. Ils ont remarqué que les différences dans les résultats étaient légères jusqu’à quelques dizaines de millions d’années où les écarts deviennent énormes. Les simulations sont visibles dans la vidéo ci-dessous.
Réviser nos certitudes
Les chercheurs précisent en conclusion de leur article qu’ils ne souhaitaient pas réaliser des prédictions précises, mais uniquement comprendre l’impact que peuvent avoir ces rencontres stellaires sur la dynamique planétaire.
Ce qu’ils ont remarqué, c’est que l’impact ne se voit que sur la dynamique à long terme ; sur de très courtes périodes, les trajectoires seront proches.
L’incertitude sur le temps long questionne donc l’état des connaissances concernant l’histoire orbitale de la Terre. Il est probable que ces incertitudes prises avec le caractère chaotique nous empêchent de connaître l’évolution de la trajectoire de la Terre depuis sa formation.
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