Dans les toutes premières années du système solaire, la Terre primitive prenait beaucoup moins de temps à se former que nous ne le pensions auparavant.
Selon une nouvelle analyse des isotopes du fer trouvés dans les météorites, il n'a fallu que 5 millions d'années à la majeure partie de la Terre pour se rassembler – plusieurs fois moins que ne le suggèrent les modèles actuels.
Cette révision est une contribution significative à notre compréhension actuelle de la formation planétaire, suggérant que les mécanismes peuvent être plus variés que nous ne le pensons, même entre des planètes du même type situées dans la même zone – des planètes rocheuses telles que Mars et la Terre.
Vous voyez, nous ne savons pas à 100% comment les planètes se forment. Les astronomes ont une assez bonne idée générale, mais les détails les plus fins … eh bien, ils sont assez difficiles à observer en action.
Les grands traits du processus de formation planétaire sont associés à la formation de l'étoile elle-même. Les étoiles se forment lorsqu'une masse dans un nuage de poussière et de gaz se rassemble sous sa propre gravité et commence à tourner. Cela fait circuler la poussière et le gaz environnants, comme de l'eau circulant autour d'un drain.
En tournant, tout ce matériau forme un disque plat qui alimente l'étoile en croissance. Mais le disque entier ne sera pas absorbé – ce qui reste s'appelle le disque protoplanétaire, et il continue à former des planètes; c'est pourquoi toutes les planètes du système solaire sont à peu près situées sur un plan plat autour du soleil.
En ce qui concerne la formation planétaire, on pense que de minuscules particules de poussière et de roche dans le disque s'accrocheront les unes aux autres de manière électrostatique. Ensuite, à mesure qu'ils grandissent, leur force gravitationnelle augmente également. Ils commencent à attirer d'autres grappes par des interactions et des collisions aléatoires, augmentant en taille jusqu'à devenir une planète entière.
On croyait que pour la Terre, ce processus avait pris des dizaines de millions d'années. Mais les isotopes du fer dans le manteau terrestre, selon des scientifiques de l'Université de Copenhague au Danemark, montrent le contraire.
Dans sa composition, la Terre diffère des autres corps du système solaire. Terre, Lune, Mars, météorites – ils contiennent tous des isotopes naturels du fer tels que le Fe-56 et le Fe-54 plus léger. Mais la Lune, Mars et la plupart des météorites ont le même nombre, alors que sur Terre il y a beaucoup moins de Fe-54.
Le seul autre corps cosmique qui a une composition similaire à celle de la Terre est un type rare de météorite appelé chondrites CI. La chose intéressante à propos de ces météorites est qu'elles ont une composition similaire à celle du système solaire dans son ensemble.
Imaginez si vous aviez tous les ingrédients pour une salade. Mélangez-les tous ensemble dans un grand pot – c'est le disque protoplanétaire puis le système solaire. Mais si vous dispersez vos ingrédients dans plusieurs petits pots avec des proportions différentes de chaque ingrédient, vous avez maintenant des planètes et des astéroïdes séparés.
Ce qui rend les chondrites CI spéciales, c'est que, par cette analogie, ils sont comme de petits pots minuscules contenant les proportions initiales des ingrédients. Ainsi, avoir une de ces roches cosmiques à portée de main, c'est comme avoir un microcosme de poussière tourbillonnant dans un disque protoplanétaire à l'aube du système solaire, il y a 4,6 milliards d'années.
Selon les modèles modernes de formation planétaire, si la matière était simplement mélangée les unes aux autres, la teneur en fer du manteau terrestre serait représentative d'un mélange de toutes sortes de météorites avec une teneur en Fe-54 plus élevée.
Le fait que la composition de notre planète soit comparable uniquement aux chondrites CI suggère un modèle de formation différent. Au lieu de s'empiler, les chercheurs pensent que le noyau de fer de la Terre s'est formé plus tôt sous une pluie de poussière cosmique – un processus plus rapide que l'accrétion de plus grosses roches. Pendant ce temps, un noyau de fer s'est formé.
Ensuite, lorsque le système solaire s'est refroidi, après les premières centaines de milliers d'années, la poussière CI du bord le plus éloigné pouvait migrer vers l'intérieur, là où la Terre se formait. Il est dispersé sur toute la Terre.
Les chercheurs ont conclu que puisque la formation du disque protoplanétaire – et la grande quantité de poussière qu'il contient qui aurait pu tomber sur la Terre – n'a duré qu'environ 5 millions d'années, la Terre doit s'être accrétée pendant cette période, concluent les chercheurs.
“Cette poussière CI ajoutée a surchargé la composition du fer dans le manteau terrestre, ce qui n'est possible que si la majeure partie du fer précédent était déjà dans le noyau”, a expliqué le géologue Martin Schiller de l'Université de Copenhague.
Cela élargit non seulement notre compréhension de la formation planétaire, mais cela peut également affecter notre compréhension de la vie dans l'univers. Il est possible que ce type de formation planétaire soit une condition préalable à des conditions propices à la vie.
«Nous savons maintenant que la formation planétaire se produit partout. Nous avons des mécanismes communs qui fonctionnent et créent des systèmes planétaires. Lorsque nous comprenons ces mécanismes dans notre propre système solaire, nous pouvons tirer des conclusions similaires sur d'autres systèmes planétaires de la galaxie », a déclaré le cosmochimiste Martin Bizzarro de l'Université de Copenhague.
L'étude a été publiée dans la revue Science Advances.
Sources: Photo: NASA / JPL
