La Possible Évolution Stellaire Simulation du modèle de Nice montrant les planètes extérieures et la ceinture de Kuiper : 1. Avant que Jupiter et Saturne n'atteignent une résonance de 2:1 ; 2. Après la diffusion vers l'intérieur des objets de la ceinture de Kuiper à la suite du déplacement orbital de Neptune ; 3. Après éjection des corps dispersés de la ceinture de Kuiper par Jupiter. Les modèles actuels suggèrent que la densité de matière dans les régions externes du Système solaire est trop faible pour expliquer la formation de grands corps comme les planètes géantes de glace par accrétion de cœur. Ainsi, une hypothèse privilégiée pour expliquer leur apparition est qu'elles se sont formées plus près du Soleil, où la densité de matière était plus élevée, puis qu'elles ont ensuite réalisé une migration planétaire vers leurs orbites actuelles après le retrait du disque protoplanétaire gazeux. Le courant le plus largement accepté des explications sur les détails de cette hypothèse est le modèle de Nice, qui explore l'effet d'une migration de Neptune et des autres planètes géantes sur la structure de la ceinture de Kuiper. L'hypothèse du Grand Tack suggère par ailleurs que Jupiter et Saturne auraient pu migrer vers l'intérieur du Système solaire peu après leur formation, avant de migrer dans le sens inverse. Ces migrations des planètes géantes auraient fortement influencé les trajectoires de petits corps du Système solaire et seraient à l'origine de la création de nombreuses comètes, entre autres. Le modèle de Nice permet également d'expliquer une période théorique de l'histoire du Système solaire qui se serait déroulée il y a approximativement 4,1 à 3,9 Ga, le grand bombardement tardif. Celle-ci serait marquée par une notable augmentation des impacts météoriques ou cométaires sur les planètes telluriques, découverte grâce à la datation des roches lunaires rapportées lors du programme Apollo. En effet, la migration des planètes géantes aurait produit diverses résonances, conduisant à déstabiliser les ceintures d'astéroïdes existantes à cette période. Cependant, l'existence d'un grand bombardement tardif vient à être sérieusement remise en cause ; il est par exemple défendu par certains astronomes que la forte concentration d'impacts mesurée à cette époque s'appuierait sur un prélèvement de roches dans un seul bassin d'impact lunaire. En somme, les premiers milliards d'années du Système solaire sont plus « violents » que ce qui est connu actuellement, caractérisés par de nombreuses collisions et changements d'orbites. Toutefois, des phénomènes similaires continuent de se produire, bien que cela soit à une échelle plus faible. Par ailleurs, les corps du Système solaire ont également connu des évolutions de leur structure interne : certains ont connu des différentiations et formé des noyaux, manteaux et croûtes planétaires, d'autres ont vu apparaître des océans subglaciaires, commencé à générer des magnétosphères ou encore développé puis maintenu une atmosphère planétaire. Futur Vue d'artiste de la Terre lorsque le Soleil sera une géante rouge. Du fait de l'accumulation d'hélium dans le cœur de l'étoile, la luminosité solaire augmente lentement à l'échelle des temps géologiques. Ainsi, la luminosité va croître de 10 % au cours des 1,1 milliard années à venir et de 40 % pendant les prochaines 3,5 milliards d'années (3,5 Ga). Les modèles climatiques indiquent notamment que l'accroissement des radiations atteignant la Terre aura probablement des conséquences dramatiques sur la pérennité de son climat « terrestre », notamment la disparition des océans d'ici 1 à 1,7 Ga, qui précipitera le climat de la Terre dans celui de type vénusien et devrait faire disparaître toute forme simple de vie à sa surface. Une étoile comme le Soleil a une durée de vie dans la séquence principale estimée entre 9 et 10 Ga tandis que son âge actuel est de 4,567 Ga. Ainsi, dans le cadre de son évolution, le Soleil deviendra une géante rouge dans plus de 5 Ga : les modèles prédisent qu'il gonflera jusqu'à atteindre environ 250 fois son rayon actuel tout en perdant environ 30 % de sa masse, mais en devenant un millier de fois plus lumineux qu'aujourd'hui. Cette diminution de masse aura pour conséquence de faire s'éloigner les orbites des planètes. Par exemple, une modélisation suggère que la Terre se retrouvera sur une orbite à 1,7 au du Soleil lorsque celui-ci atteindra son rayon maximal de 1,2 au et aura englouti Mercure et Vénus. Cependant, d'autres simulations suggèrent que la Terre pourrait également à terme être absorbée par l'atmosphère solaire. Plus loin, les satellites galiléens devraient être dépourvus de leurs glaces et les températures au niveau de l'orbite de Neptune seraient de l'ordre de celles connues sur l'orbite de la Terre actuellement66. Le Soleil entamera ensuite un nouveau cycle de fusion, l'hélium fusionnant en carbone dans son cœur, créant un flash de l'hélium, et l'hydrogène fusionnant en hélium dans une couche périphérique du cœur ; cela créera dans le même temps des expulsions de masse et la création d'une nébuleuse planétaire autour du Soleil358,356. Cependant, le manque de combustible empêchera ensuite de compenser la gravité par rayonnement et le Soleil s'effondrera sur lui-même pour devenir une naine blanche très dense et peu lumineuse. Il se refroidira petit à petit pendant des milliards d'années et finira par ne plus fournir ni lumière ni chaleur au Système solaire, étant alors parvenu au stade de naine noire. Ligne de temps synthétisant l'évolution stellaire du Soleil. Éléments orbitaux des planètes et planètes naines Les paramètres orbitaux des planètes et des planètes naines sont très stables à l'échelle des siècles et des milliers d'années, mais ils évoluent à des échelles de temps supérieures en raison de leurs interactions gravitationnelles. Les orbites tournent elles-mêmes autour du Soleil et divers paramètres oscillent, bien que leur agencement général soit stable depuis des milliards d'années. L'excentricité de l'orbite terrestre, par exemple, oscille avec une période de 2,4 millions d'années (Ma). L'évolution passée et future peut être calculée, mais pas au-delà d'une durée de 60 Ma en raison du caractère chaotique de la dynamique du Système solaire — les incertitudes du calcul étant multipliées par dix tous les 10 Ma. On peut cependant retrouver des caractéristiques plus anciennes de l'orbite terrestre (et d'autres planètes) grâce à l'enregistrement géologique du climat et aux cycles de Milanković. On obtient notamment qu'il y a 200 Ma, la période des oscillations de l'excentricité orbitale terrestre était de seulement 1,7 Ma, contre 2,4 Ma aujourd'hui. Par ailleurs, des oscillations plus fines ont été détectées, de périodes allant de 19 000 à 100 000 ans. Les données contemporaines sont indiquées dans le tableau suivant : Orbites des planètes et planètes naines du Système solaire Demi-grand axe (UA) Excentricité orbitale Période de révolution (années) Lunes connues Mercure 0,387 099 3 0,205 64 0,240 846 7 0 Vénus 0,723 336 0,006 78 0,615 197 26 0 Terre 1,000 003 0,016 71 1,000 017 4 1 Mars 1,523 71 0,093 39 1,880 815 8 2 Cérès (planète naine) 2,765 8 0,078 4,599 84 0 Jupiter 5,202 9 0,048 4 11,862 615 79 Saturne 9,537 0,053 9 29,447 498 82 Uranus 19,189 0,047 26 84,016 846 27 Neptune 30,069 9 0,008 59 164,791 32 14 Pluton (planète naine) 39,482 1 0,248 83 248,020 8 5 Hauméa (planète naine) 43,34 0,189 285,4 2 Makémaké (planète naine) 45,79 0,159 309,9 1 Éris (planète naine) 67,67 0,441 77 557,2 1 Données de l'université de Princeton par rapport à l'écliptique J2000.0 et au barycentre du Système solaire avec 1 ua = 1,495 978 707 00 × 1011 m et 1 année = 365,25 jours = 31 557 600 secondes362.