in

Cible de fléchettes ou beignet ? Des météorites de fer révèlent la forme de notre système solaire naissant

SciTechDaily

La formation de notre système solaire a impliqué l'accumulation de gaz et de poussière dans un disque protoplanétaire, les météorites fournissant des informations clés sur sa composition primitive. La découverte de métaux réfractaires dans les météorites du disque externe contredit les modèles précédents, indiquant une structure de disque plus complexe influencée par la gravité de Jupiter, qui a contribué à piéger ces métaux. Crédit : Issues.fr.com

Des fragments du cosmos primitif aident à percer le mystère de la naissance de notre système solaire.

  • Les météorites de fer sont des vestiges des noyaux métalliques des premiers astéroïdes de notre système solaire. Les météorites de fer contiennent des métaux réfractaires, tels que l'iridium et le platine, qui se sont formés près du soleil mais ont été transportés vers les confins du système solaire.
  • De nouvelles recherches montrent que pour que cela se produise, le disque protoplanétaire de notre système solaire devait avoir la forme d'un beignet, car les métaux réfractaires n'auraient pas pu traverser les grands espaces d'un disque en forme de cible composé d'anneaux concentriques.
  • L'article suggère que les métaux réfractaires se sont déplacés vers l'extérieur à mesure que le disque protoplanétaire s'est rapidement étendu et ont été piégés dans le système solaire extérieur par Jupiter.
Météorite de fer Kinsella IIIAB

« Les météorites de fer sont des trésors cachés. Plus nous en apprenons sur les météorites de fer, plus elles dévoilent le mystère de la naissance de notre système solaire », a déclaré Bidong Zhang, scientifique planétaire à l'UCLA. Crédit : UCLA Meteorite Gallery

Origines du système solaire

Il y a quatre milliards et demi d’années, notre système solaire était un nuage de gaz et de poussière tourbillonnant autour du soleil, jusqu’à ce que le gaz commence à se condenser et à s’accumuler avec la poussière pour former des astéroïdes et des planètes. À quoi ressemblait cette pépinière cosmique, connue sous le nom de disque protoplanétaire, et quelle était sa structure ? Les astronomes peuvent utiliser des télescopes pour « voir » des disques protoplanétaires très loin de notre système solaire, beaucoup plus mature, mais il est impossible d’observer à quoi le nôtre aurait pu ressembler à ses débuts : seul un extraterrestre à des milliards d’années-lumière de distance serait capable de le voir tel qu’il était autrefois.

Indices météoritiques sur les débuts du Soleil

Heureusement, l'espace nous a laissé quelques indices : des fragments d'objets qui se sont formés au début de l'histoire du système solaire et qui ont plongé dans l'atmosphère terrestre, appelés météorites. La composition des météorites raconte des histoires sur la naissance du système solaire, mais ces histoires suscitent souvent plus de questions qu'elles n'apportent de réponses.

Dans un article publié dans Actes de l'Académie nationale des sciencesune équipe de scientifiques planétaires de UCLA et le laboratoire de physique appliquée de l'université Johns Hopkins rapportent que les métaux réfractaires, qui se condensent à haute température, comme l'iridium et le platine, étaient plus abondants dans les météorites formées dans le disque externe, qui était froid et loin du soleil. Ces métaux auraient dû se former près du soleil, où la température était beaucoup plus élevée. Y avait-il une voie qui déplaçait ces métaux du disque interne vers le disque externe ?

Disque protoplanétaire WSB 52

Disque protoplanétaire en forme de beignet WSB 52. Crédit : Sean Andrews, Jane Huang, Laura Pérez et al. 2018

Les premières météorites et la formation des planètes

La plupart des météorites se sont formées au cours des premiers millions d'années de l'histoire du système solaire. Certaines météorites, appelées chondrites, sont des conglomérats de grains et de poussières non fondus, vestiges de la formation des planètes. D'autres météorites ont subi suffisamment de chaleur pour fondre pendant la formation de leurs astéroïdes parents. Lorsque ces astéroïdes ont fondu, la partie silicate et la partie métallique se sont séparées en raison de leur différence de densité, de la même manière que l'eau et l'huile ne se mélangent pas.

Aujourd'hui, la plupart des astéroïdes sont situés dans une ceinture épaisse entre Mars et Jupiter. Les scientifiques pensent que la gravité de Jupiter a perturbé la trajectoire de ces astéroïdes, provoquant la collision de plusieurs d'entre eux et leur destruction. Lorsque des morceaux de ces astéroïdes tombent sur Terre et sont récupérés, ils sont appelés météorites.

Le voyage insolite des métaux réfractaires

Les météorites de fer proviennent des noyaux métalliques des premiers astéroïdes, plus anciens que tous les autres rochers ou objets célestes de notre système solaire. Les fers contiennent des isotopes de molybdène qui indiquent de nombreux endroits différents du disque protoplanétaire dans lesquels ces météorites se sont formées. Cela permet aux scientifiques de savoir quelle était la composition chimique du disque à ses débuts.

Des recherches antérieures utilisant le Grand Réseau Millimétrique/Submillimétrique d'Atacama au Chili ont permis de découvrir de nombreux disques autour d'autres étoiles qui ressemblent à des anneaux concentriques, comme une cible de fléchettes. Les anneaux de ces disques planétaires, comme HL Tau, sont séparés par des espaces physiques, de sorte que ce type de disque ne pourrait pas fournir une voie pour transporter ces métaux réfractaires du disque intérieur vers le disque extérieur.

Disque protoplanétaire de HL Tauri

Image du disque protoplanétaire autour de la jeune étoile HL Tauri prise par le grand réseau millimétrique/submillimétrique d'Atacama. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NSF

Le rôle de Jupiter dans la capture des métaux

Les auteurs de cette nouvelle étude soutiennent que notre disque solaire n'avait probablement pas de structure annulaire au tout début. Au lieu de cela, notre disque planétaire ressemblait davantage à un beignet, et des astéroïdes contenant des grains métalliques riches en iridium et en platine ont migré vers le disque extérieur au cours de son expansion rapide.

Mais les chercheurs ont été confrontés à une autre énigme. Après l’expansion du disque, la gravité aurait dû ramener ces métaux vers le Soleil. Mais cela n’a pas eu lieu.

Des informations sur les météorites de fer

« Une fois Jupiter formée, elle a très probablement ouvert une brèche physique qui a piégé les métaux iridium et platine dans le disque externe et les a empêchés de tomber dans le soleil », a déclaré le premier auteur de l’étude, Bidong Zhang, un scientifique planétaire de l’UCLA. « Ces métaux ont ensuite été incorporés dans les astéroïdes qui se sont formés dans le disque externe. Cela explique pourquoi les météorites formées dans le disque externe – les chondrites carbonées et les météorites de fer de type carboné – ont des teneurs en iridium et en platine bien plus élevées que leurs homologues du disque interne. »

Zhang et ses collaborateurs ont déjà utilisé des météorites de fer pour reconstituer la manière dont l’eau était distribuée dans le disque protoplanétaire.

« Les météorites de fer sont des trésors cachés. Plus nous en apprenons sur les météorites de fer, plus elles dévoilent le mystère de la naissance de notre système solaire », a déclaré Zhang.

SciTechDaily

Une guérison sans précédent : la couche d'ozone se régénère plus tôt que prévu

SciTechDaily

« Vraiment étonnant » – La découverte de fossiles de trilobites « Pompéi » vieux de 500 millions d’années bouleverse la compréhension scientifique de ce groupe depuis longtemps éteint