4. L'obliquité chaotique de Vénus

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Dans la figure 5, la fréquence de précession de l'axe de rotation de Vénus est tracée en fonction de son obliquité. La trajectoire correspond à une obliquité initiale de 1 degré et une période initiale de 3 jours. La fréquence de précession est alors d'environ 16 secondes de degrés par an (période de 81 000 ans). La précession est alors en résonance avec les oscillations du plan de l'orbite de la planète résultants des perturbations gravitationnelles des autres planètes. Ces perturbations produisent une très large zone (en grisé dans la figure) dans laquelle le mouvement de l'axe de la planète sera chaotique, et pourra subir de très fortes oscillations pouvant amener l'obliquité au-delà de 70 degrés (La Terre serait actuellement dans cette situation en l'absence de la Lune) (Laskar et Robutel, 1993).

Une fois que l'obliquité atteint une valeur élevée, les effets dissipatifs de marée et de friction noyau manteau peuvent faire basculer la planète, et l'amener à l'état filial rétrograde F,-. En raison de l'existence de cette zone chaotique, qui est traversée par l'axe de la planète au cours de son histoire, toutes les conditions initiales peuvent conduire à l'un quelconque des quatres états finals (F0+,Fp+, F0-,Fp-). Si on se limite à des rotations initiales progrades, comme semble le suggérer les modèles de formation planétaire, seuls les trois états (F0+, F0-,Fp-) sont atteignables.
La rotation inhabituelle de Vénus ne nécessite donc pas l'hypothèse d'un fort impact en fin de formation du Système solaire qui aurait fait basculer la planète, comme cela a été parfois avancé. En fait, en tenant compte uniquement des effets dissipatifs de marée et de friction noyau-manteau, une large part des conditions initiales admissibles conduisent Vénus à l'état actuel, quelle que soit son obliquité initiale, mais cela par deux scénarios possibles conduisant au même état apparent final.
- Dans un cas, la planète se retourne et finit avec une obliquité de 180°.
- Dans le deuxième scénario, la planète ralentit, s'arrête, et redémarre dans l'autre sens, alors que son obliquité tend vers 0°.

Figure 5: Exemple d'évolution possible de l'obliquité de Vénus au cours de son histoire. La fréquence de précession (en secondes d'arc par an) est tracée en fonction de l'obliquité de l'axe (en degrés). L'obliquité initiale est de un degré, et la période initiale de trois jours. La fréquence de précession initiale est 16 secondes de degrés par an, mais à cause de la dissipation par effets de marée, et de la friction noyau-manteau, la planète ralentit et la fréquence de précession diminue. L'obliquité entre alors dans une zone chaotique très importante (en gris), résultant des perturbations planétaires. L'obliquité peut alors augmenter fortement, jusqu'à ce que les effets dissipatifs la conduisent en dehors de la zone chaotique, pour une forte valeur de l'obliquité. Les différents effets dissipatifs peuvent alors amener l'obliquité vers 180 degrés (Correia and Laskar, 2003).

Nous aboutissons donc à une forme de paradoxe où la rotation rétrograde de Vénus apparaît comme le résultat probable d'une évolution naturelle, et non pas le résultat (toujours possible) d'une forte collision accidentelle; mais en même temps, pour une grande partie des conditions initiales progrades, il est possible d'arriver à cet état par deux chemins entièrement différents, qu'il n'est pas possible de distinguer au vu de l'état final actuel de la planète (Correia et Laskar, 2001).

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