Une conception d’artiste du système solaire en développement, avec le jeune soleil en son centre et les (proto-)planètes accrétant la poussière et les débris du disque. Crédit : NASA
En examinant l’éventail des variations isotopiques dans des échantillons terrestres et météoritiques, un scientifique du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) et ses collaborateurs ont découvert que la Terre et les planètes sont des exemples de ce qui se passe dans le système solaire. Mars se sont formées par collisions d’embryons planétaires originaires du système solaire interne.
Les planètes rocheuses ont pu se former par deux processus fondamentalement différents, mais on ne sait pas lequel a construit les planètes terrestres de notre système solaire. Les planètes se sont formées soit par des collisions entre des embryons planétaires du système solaire interne, soit par accrétion de “cailloux” millimétriques dérivant vers le soleil et provenant du système solaire externe.
Dans cette nouvelle recherche, l’équipe a montré que les compositions isotopiques de la Terre et de Mars résultent principalement de l’accrétion de corps planétaires du système solaire interne, y compris de matériaux du disque le plus interne non échantillonnés par les météorites, avec seulement quelques pourcentages de la masse d’une planète provenant de corps du système solaire externe. Cette recherche est publiée dans le numéro du 22 décembre de Science Advances.
“Nos données réfutent l’origine par accrétion de galets des planètes terrestres, mais sont cohérentes avec une croissance par collision à partir d’embryons du système solaire interne “, a déclaré Jan Render, scientifique du LLNL et co-auteur, qui a effectué une partie des mesures alors qu’il travaillait en tant que post-doc à son poste précédent à l’Institut de recherche sur le développement. Université de Münster. “Cette faible fraction de matériel du système solaire externe sur la Terre et Mars suggère la présence d’une barrière persistante de dérive de la poussière dans le disque et met en évidence la voie spécifique de la formation des planètes rocheuses dans le système solaire.”
Déterminer lequel des deux processus a gouverné la formation des planètes terrestres de notre système solaire est crucial pour comprendre l’architecture et l’évolution dynamique du système solaire, et pour placer la formation des planètes dans le système solaire dans le contexte des processus généraux de formation des planètes, tels que ceux observés dans les systèmes exoplanétaires.
La quantité de matière du système solaire externe accrétée par les planètes terrestres peut être déterminée en utilisant les anomalies isotopiques nucléosynthétiques. Celles-ci proviennent de la distribution hétérogène de la matière présolaire dans le disque protoplanétaire solaire et fournissent un enregistrement de l’héritage du matériau de construction d’une planète. Ces anomalies isotopiques permettent de distinguer les météorites non carbonées (NC) des météorites carbonées (CC), qui sont généralement considérées comme représentant des corps planétaires qui se sont accrétés dans le système solaire interne et externe, respectivement.
L’équipe a utilisé l’observation récente de variations isotopiques corrélées parmi les météorites NC pour montrer que la Terre et Mars ont incorporé du matériel non échantillonné parmi les météorites, a déterminé la provenance et la composition isotopique de ce matériel de construction planétaire perdu et a utilisé cette information pour évaluer la quantité de matériel CC accrété par la Terre et Mars.
Pour en savoir plus sur cette recherche, voir La Terre et Mars ont été formées à partir de collisions de grands corps constitués de matériaux du système solaire interne.
Référence : “Terrestrial planet formation from lost inner solar system material” par Christoph Burkhardt, Fridolin Spitzer, Alessandro Morbidelli, Gerrit Budde, Jan H. Render, Thomas S. Kruijer et Thorsten Kleine, 22 décembre 2021, Science Advances.
DOI : 10.1126/sciadv.abj7601
Parmi les autres contributeurs figurent des chercheurs de l’Université de Münster, de l’Université de Nice Sophia-Antipolis, du California Institute of Technology et du Museum für Naturkunde et de la Freie Universitat de Berlin. Ces travaux sont financés par la Fondation allemande pour la recherche.
