La composition isotopique des météorites nous renseigne sur les origines du système solaire
Publié par Redbran le 25/09/2019 à 14:00
Source: © Union européenne, [2019] / CORDIS
L'analyse isotopique des éléments présents dans les météorites fournit des indices essentiels pour comprendre la formation et l'évolution de notre système solaire. Cela pourrait également aider les scientifiques à étudier l'habitabilité potentielle d'autres systèmes similaires.


Chondres bien visibles sur une tranche d'un fragment de la météorite Allende
Illustration Wikimedia Commons

On peut penser que l'aspect le plus intéressant d'une météorite se manifeste quand elle illumine le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) de manière spectaculaire en pénétrant dans notre atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :), semblable à une boule de feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation appelée combustion.) étincelante. Toutefois, la raison pour laquelle les cosmochimistes se sont intéressés aux météorites est plutôt liée au fait qu'elles contiennent des traces de l'histoire très ancienne du système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement dit, notre système...), remontant à environ 4,6 milliards d'années. Les météorites contiennent des informations sur la façon dont le système solaire a évolué pour devenir le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique,...) et les planètes que nous connaissons aujourd'hui.

Certaines fournissent même des indices sur les proportions des éléments présents dans l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être...) du système solaire. La mesure des variations d'abondance isotopique dans les météorites fait office d'indicateur indirect en ce qui concerne la chronologie de l'assemblage et de la différenciation des corps planétaires dans le jeune système solaire. "Combiner des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un...) sur la datation radioactive et la composition isotopique des météorites nous permet de mieux comprendre d'où proviennent les premiers matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) qui se sont formés dans le système solaire et comment ils se sont assemblés pour former des planètes", explique le professeur Martin Bizzarro, coordinateur du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de...) stardust2asteroids, financé par l'UE.

"Le concept d'analyse isotopique des météorites s'apparente à la façon dont on utilise l'ADN pour comprendre l'évolution humaine. Chaque planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la...) ou astéroïde (Un astéroïde est un objet céleste dont les dimensions varient de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres et qui, à la différence d’une comète, tourne autour du Soleil sur une orbite...) possède une signature isotopique spécifique. La Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la...) et Mars présentent par exemple une composition distincte pour des éléments comme le calcium et le titane (Le titane est un élément chimique métallique de symbole Ti et de numéro atomique 22.), ce qui signifie que ces planètes se sont formées à partir de matériaux précurseurs différents", ajoute le professeur Bizzarro. Cette approche nous permet de suivre la trace (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de...) des matériaux précurseurs des planètes dans l'espace et dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.).

Les chondres – une fenêtre sur l'aube de la formation des planètes

Les météorites les plus anciennes et les plus intactes sont appelées chondrites. Elles contiennent presque toutes de minuscules sphérules appelées chondres. Ces objets de taille millimétrique, qui se sont formés à partir de particules de poussière errant librement dans le disque protoplanétaire (Les étoiles se forment à partir d'un nuage de gaz et de poussières dont la partie centrale s'effondre sur elle-même. Puis, à l'intérieur de la nébuleuse résiduelle, la matière...), sont, pense-t-on, les tous premiers "grains" de planètes.

Dans leur nouvelle étude publiée dans la revue Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens...) Advances, l'équipe stardust2asteroids a établi la chronologie de la formation des chondres en se basant sur une analyse isotopique. Elle a montré que les chondres se sont formés au cours du premier million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un (1 000 001). Il vaut un...) d'années suivant la formation du Soleil et que leur recyclage (Le recyclage est un procédé de traitement des déchets industriels et des déchets ménagers qui permet de réintroduire, dans le cycle de production d'un produit, des matériaux qui le composent. L'un des exemples qui illustre ce procédé est...) et leur transfert en masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la...) vers l'extérieur se sont déroulés pendant toute la durée de vie (La vie est le nom donné :) du disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en...) protoplanétaire. Les résultats du projet confirment que les chondres sont parmi les plus anciens matériaux solides découverts dans le système solaire ayant contribué à la croissance rapide des planètes.

Les variations de la composition isotopique du calcium dans le système solaire interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une...) peuvent être utilisées pour étudier les relations entre les météorites et les planètes rocheuses. Les isotopes de calcium participent à la formation des roches et, de ce fait, donnent des indices sur l'origine d'une planète. Dans une étude publiée dans Nature, l'équipe du projet a découvert que les rapports isotopiques du calcium dans les échantillons étaient corrélés avec les masses de leurs planètes ou météorites d'origine. Cela prouve que des planètes rocheuses se sont formées par accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par apport de matière.) de chondres au cours des cinq premiers millions d'années de la formation du disque protoplanétaire.

Dans une autre étude publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, des scientifiques ont montré que des chondrites carbonées riches en métaux s'étaient formées dans la partie externe du système solaire où se trouvent des objets cométaires. Ces météorites offrent un instantané du système solaire primitif et démontrent que les éléments constitutifs de la vie sur Terre viennent de l'espace.

Le projet stardust2asteroids nous a permis de mieux comprendre l'origine de ces matériaux et de déterminer comment ils ont contribué à la formation de planètes dans notre système solaire habitable. "La réussite de nos efforts repose sur nos techniques de pointe, qui nous ont permis de mesurer la composition isotopique de matériaux extraterrestres rares avec la plus grande précision possible", conclut le professeur Bizzarro.
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