Avant la Terre, étaient les astéroïdes ☄️

Une étude dirigée par des chercheurs de l'Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), parue dans la revue Science Advances le 8 janvier 2025, révèle une percée dans la compréhension des premières étapes de la formation du système solaire.


En étudiant la plus ancienne météorite différenciée connue, Erg Chech 002 (EC 002), ils ont établi une nouvelle référence pour l'abondance initiale d'un isotope radioactif, tout en révélant la précocité des processus de formation des noyaux métalliques des astéroïdes.

L'isotope ⁶⁰Fe, avec une demi-vie de 2,62 millions d'années, n'existe plus dans le système solaire. Cependant, son produit de désintégration, toujours présent dans les échantillons le ⁶⁰Ni permet d'en déduire son abondance initiale, un paramètre crucial pour dater la formation des noyaux métalliques des planétésimaux — ces corps précurseurs des planètes. Jusqu'à présent, les estimations de l'abondance initiale de ⁶⁰Fe variaient considérablement, allant de 10⁻⁹ à 10⁻⁶, rendant son utilisation comme chronomètre cosmique incertaine.

Dans cette étude, les chercheurs ont mis au point une nouvelle méthode d'analyse des isotopes du nickel, combinant une sensibilité et une précision inégalées grâce à la spectrométrie de masse MC-ICP-MS. Cette approche leur a permis de définir avec précision un rapport initial ⁶⁰Fe/⁵⁶Fe de (7,71 ± 0,47) × 10⁻⁹, soit une valeur cinq fois plus précise que les estimations précédentes.

Ce résultat, désormais recommandé comme référence standard, confirme que l'isotope radioactif ⁶⁰Fe provient du milieu interstellaire, écartant l'hypothèse d'une injection tardive par des supernovas dans le système solaire primitif.

Des noyaux d'astéroïdes formés très tôt

En utilisant les chronologies ⁶⁰Fe-⁶⁰Ni, les chercheurs ont également daté la formation des noyaux métalliques de plusieurs astéroïdes:
- EC 002: métal différencié à seulement ~0,82 million d'années après la formation du système solaire.
- Astéroide Vesta-4: formation du noyau à ~0,95 million d'années.
- Corps parent des angrites: formation à ~2,27 millions d'années.

Ces résultats montrent que la différenciation des astéroïdes — c'est-à-dire leur transformation en corps avec un noyau, un manteau et une croûte distincts — s'est déroulée extrêmement tôt, dans les deux premiers millions d'années après la naissance du système solaire. La majorité des fragments météoritiques que nous possédons aujourd'hui provient donc de ces corps formés rapidement.

Une diversité thermique et volcanique insoupçonnée

L'étude révèle également les étapes de l'évolution thermique de la planète parent de EC 002. Après la stabilisation d'une croûte chondritique au sommet d'un océan magmatique, la ségrégation métallique s'est produite à des températures modérées (1000°C à 1200°C), avant un événement de fusion silicatée intense à 1,62 million d'années.

Ces observations mettent en lumière une diversité des processus volcaniques et des trajectoires évolutives des premiers planétésimaux.

Référence:
Fang, Moynier, Chaussidon, Limare, Majhatadze, Villeneuve.
The initial solar system abundance of ⁶⁰Fe and early core formation of the first asteroids.
Science Advances.