Les premiers solides du système solaire créés en moins d'une semaine
Publié par Redbran le 28/11/2019 à 14:00
Source et illustration: Institut de Physique du Globe de Paris IPGP
Une équipe de chercheurs du Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (CRPG/CNRS/Université de Lorraine), de l'Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC/CNRS/MNHN) et de l'Institut de physique du globe de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents de la Marne et de la...) (IPGP/Université de Paris/CNRS) révèle dans une étude publiée dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences que les premiers solides 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...) se sont formés probablement en moins de six jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport...).



Les météorites primitives, ou chondrites, sont des témoins des premiers millions d'années de notre Système solaire, lorsque le jeune Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la...) était environné d'un 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 latin.) de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz...) et de poussière, 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 se condense éventuellement en un disque qui va donner...). Les chondrites sont les débris des astéroïdes qui se sont échappés lors de la formation des planètes telluriques. On trouve en leur sein les plus anciens solides du Système solaire, les inclusions réfractaires, des objets de taille millimétrique et de forme irrégulière. Elles sont appelées ainsi car, selon les modèles thermodynamiques, elles vont se former à très hautes températures (> 1300°C) lors du refroidissement du disque protoplanétaire. Leur âge détermine celui de notre Soleil, soit 4.567 milliards d'années.

Le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de condensation (La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui passe d'un état dilué (gaz) à un état condensé (solide...) des inclusions réfractaires n'était en revanche pas connu précisément jusqu'à aujourd'hui. Les datations basées sur des isotopes radioactifs (uranium 235, uranium (L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un élément naturel assez fréquent : plus abondant que...) 238, aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec...) 26) suggérait une durée de formation limitée de quelques centaines de milliers d'années. Cette durée pouvait accréditer l'idée d'une condensation très lente (La Lente est une rivière de la Toscane.) lors du refroidissement du disque protoplanétaire mais ne donnait pas réellement d'information sur la durée de formation d'un solide individuel. En outre, pour la plupart des inclusions réfractaires, l'information était brouillée par des épisodes de fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes identiques, la...) ultérieurs, rendant impossible la détermination des durées de condensation des premiers solides du Système solaire.

Cette nouvelle étude se focalise sur des condensats peu étudiés, les agrégats amiboïdes à olivine (AOA pour l'anglais Amoeboid Olivine Aggregates). Ces témoins de la condensation de l'olivine, le minéral le plus abondant des chondrites, ont largement échappé aux processus de fusion subis par les autres inclusions réfractaires. La détermination de leur composition isotopique en silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.) grâce à la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace...) ionique du CRPG à Nancy montre des enrichissements en isotopes légers jusqu'à 5 ‰/u. Un tel fractionnement isotopique n'est possible que lorsque le temps de refroidissement des AOAs est plus court que le temps de condensation: une durée estimée entre une journée et une semaine. Les AOAs, et probablement les autres inclusions réfractaires, se sont donc condensés chacun extrêmement rapidement en seulement quelques jours.

Cette durée est très courte par rapport au temps de refroidissement global du disque protoplanétaire (quelques centaines de milliers, voire millions d'années), mais aussi compte tenu des temps de transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par assimilation, des actions de...) de solides individuels des régions chaudes aux régions froides du disque. Il faut donc envisager des augmentations et diminutions localisées de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie...), comme certains modèles de turbulence (La turbulence désigne l'état d'un fluide, liquide ou gaz, dans lequel la vitesse présente en tout point un caractère...) du disque le suggèrent. La matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de...) primordiale du disque protoplanétaire aurait ainsi connu des cycles d'évaporation/recondensation, d'où auraient émergé les condensats, qui auraient rapidement formé des agrégats, incorporés en quelques millions d'années dans des astéroïdes. Ainsi, il y a 4.567 milliards d'années, les plus anciens solides du système solaire se sont formés presque instantanément.

En savoir plus:
Y. Marrocchia, J. Villeneuvea, E. Jacquetb, M. Pirallaa & M. Chaussidon, Rapid condensation of the first Solar System solids, Proceedings of the National Academy of Sciences, Nov. 2019, 116 (47) 23461-23466, doi: 10.1073/pnas.1912479116
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