Quelles pourraient être les conséquences d’une collision entre deux planètes ? Telle est la question que se posèrent des chercheurs de l’Institute for Computational Cosmology de l’Université de Durham au Royaume-Uni. Pour tenter d’apporter une réponse à cette question, les chercheurs, menés par le chercheur postdoctoral Jacob Kegerreis, ont utilisé un supercalculateur pour exécuter des centaines de simulations de collision de planètes.
Des simulations qui incluent plusieurs paramètres physiques précises
Kegerreis a confié à Digital Trends qu’il s’agissait principalement de faire des calculs mais que sans superordinateur, cela prendrait un temps fou. Les chercheurs ont ainsi créé des modèles de planètes, représentés comme des millions de particules, et qui incluent les propriétés de la gravité et de la pression matérielle.
Les modèles prennent également en compte des détails physiques précis comme la réaction des matériaux planétaires comme la roche et le fer par rapport aux différentes températures et densités, l’impact de la gravité et de la pression sur les particules ainsi que l’interaction de ces particules suivant les équations de l’hydrodynamique.
Les scientifiques expliquent que le supercalculateur va aider à « résoudre les détails de ce qui se passe dans ces collisions désordonnées, en particulier avec des atmosphères à faible densité. Cela signifie un nombre impressionnant de calculs à effectuer pour savoir comment le système évolue tout au long de l’impact ».
Les chercheurs ont mis un jour un code de simulation adaptable à différents types de recherche
Par ailleurs, les chercheurs sont enthousiasmés par les possibilités futures de leur découverte. L’équipe a effectivement conçu un code de simulation, baptisé SWIFT, en collaboration avec des astronomes et des informaticiens pour exécuter des simulations d’objets astrophysiques, comme des planètes, des galaxies ou même, en théorie, de tout l’Univers. Ce code de simulation est donc un programme informatique d’hydrodynamique et de gravité en open-source accessible à tous les chercheurs du monde entier qui disposent d’un accès à distance à un supercalculateur.
Kegerreis explique d’ailleurs que ce code de simulation répond à la même structure de base qu’il s’agisse de faire des simulations sur la formation de la galaxie, ou sur la matière noire ou sur les étoiles ou sur des planètes. Il suffit simplement, explique le chercheur, d’introduire « différentes variations des équations spécifiques que nous résolvons ».
Il y a six scénarios possibles sur la formation de la Lune
Par ailleurs, en voulant savoir ce qui se passe lors de la collision de deux planètes, les scientifiques ont mis à jour de nouvelles hypothèses sur la création de la Lune dont la théorie de formation la plus répandue serait que la Lune ait été formée à la suite d’une collision entre la Terre et une autre planète de la même taille que Mars. Néanmoins, Kegerreis a déclaré qu’il y avait « peut-être cinq ou six idées plausibles » sur le scénario de l’impact.
Des chercheurs ont supposé que des débris de cet impact ont été piégés dans l’orbite terrestre et ont coagulé dans la Lune. En modélisant ces scénarios, les chercheurs ont découvert que la Terre aurait pu perdre entre 10 à 60% de son atmosphère selon l’angle précis, la vitesse et la taille des planètes qui sont entrées en collision.
Néanmoins, de nombreuses questions des chercheurs restent encore en suspens comme s’il est possible pour une planète de perdre toute son atmosphère durant une gigantesque collision plutôt que d’obtenir une érosion moyenne. En tout cas, le chercheur affirme que « si nous pouvons comprendre suffisamment bien l’histoire de l’atmosphère terrestre, cela pourrait nous aider à réduire l’impact érosif de la collision de la formation de la Lune ». Un article décrivant ce dernier projet a d’ailleurs été publié dans la revue Astrophysical Journal Letters sous le titre « Atmospheric Erosion by Giant Impacts onto Terrestrial Planets: A Scaling Law for any Speed, Angle, Mass, and Density ».