À quel point le système solaire est-il inhabituel?

Dans Isaac Asimov de la Fondation série, les personnages principaux sont à la recherche de la Terre perdue depuis longtemps. Il y a deux caractéristiques principales du système solaire qui semblent le rendre inhabituel parmi les millions de systèmes habités: les anneaux de Saturne et la taille de la Lune .

Les conversations ci-dessous sont principalement entre Golan Trevize , ex-militaire, bien versé dans l'astronomie, et Janov Pelorat , un professeur d'histoire naïf et reclus.

Les anneaux de Saturne

"C'est ce dont parlait le poème. Trois larges anneaux, concentriques, plus larges que la planète elle-même."

Trevize a déclaré: "Je n'ai jamais entendu parler d'une telle chose. Je ne pense pas que les anneaux puissent être aussi larges. Comparés à la planète qu'ils entourent, ils sont toujours très étroits."

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"Est-ce que ce genre de chose est courant?" demanda Bliss, impressionné.

"Non," dit Trevize. "Presque tous les géants du gaz ont des anneaux de débris, mais ils ont tendance à être faibles et étroits. J'en ai vu un dans lequel les anneaux étaient étroits, mais assez brillants. Mais je n'ai jamais rien vu de tel, ni entendu parler de lui non plus."

Pelorat a dit: "C'est clairement le géant bagué dont parlent les légendes. Si c'est vraiment unique-"

"Vraiment unique, pour autant que je sache, ou pour autant que l'ordinateur le sache", a déclaré Trevize.

La lune

"Un satellite géant est plus difficile à accepter. Aucun autre monde habité de la Galaxie ne dispose d'un tel satellite. Les gros satellites sont invariablement associés aux géants gazeux inhabités et inhabitables. En tant que sceptique, je préfère donc ne pas accepter l'existence de la lune."

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"Oui. Elle est plutôt plus éloignée de la planète que ce à quoi on pourrait s'attendre, mais elle tourne définitivement autour d'elle. Ce n'est que la taille d'une petite planète; en fait, elle est plus petite que n'importe laquelle des quatre planètes intérieures qui tournent autour du soleil. Pourtant, elle est grande pour un satellite. Il a au moins deux mille kilomètres de diamètre, ce qui le rend dans la gamme de taille des grands satellites qui tournent autour des géantes gazeuses. "

"Pas plus grand?" Pelorat semblait déçu. "Alors ce n'est pas un satellite géant?"

"Oui, c'est le cas. Un satellite d'un diamètre de deux à trois mille kilomètres qui fait le tour d'une énorme géante gazeuse est une chose. Ce même satellite faisant le tour d'une petite planète rocheuse habitable en est une autre. Ce satellite a un diamètre supérieur à un quart celle de la Terre. Où avez-vous entendu parler d'une telle quasi-parité impliquant une planète habitable? "

Pelorat a dit timidement: "Je sais très peu de choses de ce genre."

Trevize a dit: "Alors, croyez-moi, Janov. C'est unique. Nous regardons quelque chose qui est pratiquement une double planète, et il y a peu de planètes habitables qui ont autre chose que des cailloux en orbite autour d'eux. Janov, si vous considérez que géante du gaz avec son énorme système d'anneaux en sixième place, et cette planète avec son énorme satellite en troisième - dont vos légendes vous ont parlé, contre toute crédibilité, avant de les avoir vues - alors ce monde que vous regardez doit être Terre. Cela ne peut pas être autre chose. Nous l'avons trouvé, Janov; nous l'avons trouvé. "

^{Les citations sont extraites de Foundation's Edge (1982) et Foundation and Earth (1986).}

Ma question est en deux parties:

1. Les diverses descriptions et faits ci-dessus sont-ils généralement corrects?
2. Dans quelle mesure les anneaux de Saturne et la Lune sont-ils inhabituels par rapport aux autres systèmes que nous avons observés?

Tout d'abord, Azimov écrivait (Edge 1982 et Earth 1986) avant que les premières planètes solaires supplémentaires ne soient provisoirement détectées (1989) ou définitivement détectées 1991 ou 1992. Donc, ce qu'il a écrit ne pouvait pas être basé sur des données réelles sur des planètes solaires supplémentaires, et doit avoir été une supposition éclairée.

Cependant, les deux livres ont été écrits après la découverte de Charon, il a donc peut-être été mal avisé d'affirmer que de grandes lunes étaient peu probables autour des géants non gaziers.

Personnellement, je pense qu'il est peu probable que la grande lune et les grands anneaux planétaires se déroulent. Peu commun mais pas assez rare pour le but d'Azimov.

Si vous le croyez, nous avons déjà découvert une exoplanète avec un système d'anneaux plus impressionnant que celui de Saturne

En complément:

• Ce que Conrad a dit à propos des systèmes d'anneaux est vrai, nous avons une première détection possible, mais loin d'être la détection pour affirmer que de tels phénomènes sont normaux. De plus, nos connaissances à ce sujet ne changeront pas beaucoup dans les années à venir. Avec les prochaines missions photométriques sur des transits comme le TESS de la NASA ou le PLATO de l'ESA, nous ne pourrons probablement détecter que ce type de systèmes d'anneaux plus gros que Saturne. Cela est simplement dû au fait que les petits systèmes en anneau ne donneront pas un signal de transit suffisamment fort pour être détecté.
  Donc, au total, nous ne connaîtrons pas la normalité des anneaux de Saturne pendant un certain temps.
• Lunes terrestres: Il existe des idées sur la façon de détecter les exomoon, mais celles-ci dépendent généralement également de mesures photométriques. Les variations de temps de transit peuvent conduire à des indices d'exomoon. De très grosses lunes pourraient également conduire à des signaux détectables dans la photométrie, mais la détection de la vitesse radiale des exomoon est actuellement hors de question.
  Donc au total: les distributions d'exomoon sont totalement inconnues pour le moment et le seront, pour les mêmes raisons que les distributions d'anneaux planétaires restent inconnues pendant un certain temps.

Bien que cela semble un peu dépressif concernant la recherche d'anneaux et de lunes autour des exoplanètes, nous devons comprendre que cela est dû au fait que, pour le moment, ces questions ne sont pas l'un des principaux moteurs scientifiques des missions d'exoplanètes à venir.
Nous essayons toujours de comprendre les populations d'exoplanètes elles-mêmes à fond, avant de passer aux défis beaucoup plus difficiles de détecter les signaux beaucoup plus faibles des lunes et des anneaux.

Cela dit, je suis convaincu que la question de la lune et de l'anneau évoluera beaucoup plus à l'avenir dans le domaine scientifique. C'est tout simplement parce que, au moins pour les géantes gazeuses, les lunes et les anneaux devraient être des théories «approfondies» de la formation des planètes. Cela se produit en ce sens que lorsque les géants du gaz se développent, ils auront à un moment donné un sous- disque de gaz et de poussière se formant à l'intérieur de leur propre sphère de Hill qui finira par faire quelque chose d'intéressant. La comparaison de ce que ces sous-disques font avec les théories de la formation de la lune et des anneaux nous apprendra comment ces processus fonctionnent en détail.

+1 également pour Asimov en raison de préjugés personnels non professionnels.