Les composants principaux des planètes dites rocheuses, comme la Terre, sont les silicates. Ces derniers, composés dérivés du silicium et de l’oxygène, se forment à très haute température dans les disques protoplanétaires (plus de 900 °C). C’est pourquoi on les retrouve dans la composition des planètes proches du Soleil : Mercure, Vénus, la Terre et Mars. Cependant, des silicates ont également été observés sur les comètes venant des confins froids du Système solaire ainsi que sur le bord extérieur des disques de systèmes stellaires en formation.
Une étude publiée en 2026, menée par une chercheuse sud-coréenne, a tenté de résoudre ce mystère en analysant des images prises par le télescope spatial James Webb (JWST). Ces photos mettent en évidence des vents puissants au sein du disque de la protoétoile EC 53, âgée d’environ 1 million d’années. Les vents de cette étoile en formation pourraient expliquer la présence de silicates dans les zones froides du système.
Formation des systèmes stellaires
Les systèmes stellaires comme EC 53 se forment en majorité dans de grands nuages de gaz, appelés nébuleuses. Ces nuages mesurent des dizaines, voire des centaines, d’années-lumière de diamètre et se composent principalement d’hydrogène gazeux mais également de poussières plus ou moins complèxes. Ce sont ces poussières qui formeront les briques élémentaires des futures planètes.
Pour différentes raisons, une partie de la nébuleuse peut devenir plus dense que le reste du nuage. Sous l’effet de la gravité, cette portion du nuage va alors s’effondrer sur elle-même. Une boule de gaz va donc se former et se contracter de plus en plus. La pression sur le gaz situé au cœur augmente ainsi jusqu’au moment où les atomes d’hydrogène commencent à fusionner pour former de l’hélium. On dit que l’étoile « s’allume » et commence ainsi à produire de la chaleur et de la lumière.
Cependant, toute la matière ne tombe pas dans l’étoile. Une partie reste autour et la rotation du système fait que le gaz et la poussière se répartissent sous la forme d’un disque. Comme l’étoile émet une grande quantité de chaleur, les glaces vont se trouver dans la partie extérieure du disque (plutôt froide) et la partie interne du disque va être composée majoritairement de poussières de roche.
D’abord grâce à la force électrostatique puis par gravité, les poussières et les glaces vont commencer à se coller ensemble pour former les premières roches, puis ainsi de suite, jusqu’à former les planètes. Au-delà d’une certaine distance de l’étoile, appelée ligne des glaces, le disque est assez froid pour contenir de la glace en plus de la poussière. Dans le système solaire, cette limite se situe entre Mars et Jupiter. Il y a ainsi plus de matière solide disponible et les objets formés vont pouvoir devenir plus massifs. Si leur masse dépasse environ 10 fois celle de la Terre, ces planétisimaux vont attirer une grande quantité de gaz pour former des planètes gazeuses.
L’origine des comètes
Tout ce processus de formation se fait en seulement quelques millions d’années. En effet, le vent stellaire va rapidement disperser le gaz présent dans le disque. Une fois le gaz soufflé, le système se compose d’une étoile, de dizaines de planètes et de millions de petits corps. Il va encore falloir attendre plusieurs millions d’années avant que le système se stabilise. En effet, la dynamique des astres va entrainer de nombreuses collisions et interactions entre les objets.
Ce fut le cas dans le système solaire. Par exemple, une des hypothèses principales veut que la Lune se soit formée suite à une collision entre la Terre et une protoplanète de la taille de Mars, du nom de Théia. Le mouvement des planètes géantes a également impacté notre système. En effet, nos quatre planètes géantes se sont formées à des endroits différents de leur position actuelle. Par interactions gravitationnelles, elles ont migré dans le système solaire pour se retrouver finalement à leur place définitive.
Ses déplacements ne furent pas sans conséquences pour les autres objets. Si l’on pense que Jupiter a empêché Mars de grandir davantage en éjectant une partie de la matière disponible, les planètes géantes ont également modifié l’orbite de nombreux astéroïdes. Certains furent projetés dans le Soleil ou expulsés du système. Cependant, d’autres ont vu leur orbite changer pour devenir très excentrique. Cela signifie qu’au lieu d’être quasiment circulaire comme pour les planètes, le déplacement de ces objets autour du Soleil est aplati. Ils vont ainsi s’éloigner très loin dans le système avant de revenir et frôler le Soleil. Si ces objets sont riches en glace, cette dernière va se sublimer (passer de solide à gaz) en créant une grande queue de poussière. Ce sont les comètes.
Le mystère des silicates
Comme indiqué précédemment, les comètes sont des astéroïdes riches en glaces. Elles se sont donc formées au-delà de la ligne des glaces. Cependant, en étudiant la composition de ces objets, les scientifiques ont rapidement observé des silicates. Le problème étant que ces sels dérivés du silicium et de l’oxygène se forment à haute température et donc près du Soleil. Ces silicates ont également été observés dans la partie externe de certains disques protoplanétaires. C’est-à-dire des systèmes stellaires en formation. La question est donc : comment ces silicates sont arrivés dans les parties froides des jeunes systèmes planétaires ?
En 2026, une étude menée par la chercheuse sud-coréenne Jeong-Eun Lee a étudié le système EC 53 avec l’instrument MIRI du JWST. Ce jeune système d’environ un million d’années se situe dans la nébuleuse du serpent à 1 300 années-lumière de la Terre. Son étoile a la particularité de produire des éruptions de matières cycliques tous les 18 mois environ. En observant le système dans l’infrarouge, les équipes de recherche ont observé que la matière s’accumulait dans la partie interne du disque avant d’être expulsée par des vents stellaires intenses vers l’extérieur.
La régularité de ces éruptions a permis à Jeong-Eun Lee et son équipe d’en photographier une en direct. De plus, en observant le disque dans l’infrarouge, il est possible de déterminer la position des silicates. Ces observations ont ainsi permis de confirmer que les silicates se forment près du soleil. Elles valident également l’hypothèse affirmant que ces jets de matière permettent de transporter les silicates vers la partie externe du disque. Les silicates se forment donc bien dans le disque interne avant d’être en partie déplacés vers l’extérieur par les vents stellaires.
Aujourd’hui encore, de nombreux modèles essayent de comprendre la formation et l’évolution des systèmes planétaires. L’observation récente du déplacement des silicates dans un disque protoplanétaire grâce au JWST permet de mieux comprendre comment se forment les briques qui composeront les futures planètes rocheuses et par conséquent, comment s’est formée notre Terre par le passé.
Sources
- Lee, J-E. et al. (2026). Accretion bursts crystallize silicates in a planet-forming disk
- Lee, Y-H. et al. (2020). Young Faithful: The Eruptions of EC 53 as It Cycles through Filling and Draining the Inner Disk
- Hanner, M. et al. (1994). The 3-12 micron spectra of comets and the composition of silicate grains
- NASA Webb Finds Young Sun-Like Star Forging, Spewing Common Crystals, NASA
- Hopp, T. et al. (2025). The Moon-forming impactor Theia originated from the inner Solar System
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