Une vue microscopique des collisions d’astéroïdes pourrait nous aider à comprendre la formation des planètes

Une équipe de chercheurs, dirigée par l’Université de Cambridge, a combiné la datation et l’analyse microscopique de la météorite de Chelyabinsk – qui est tombée sur Terre et a fait la une des journaux en 2013 – pour obtenir des contraintes plus précises sur le moment des événements d’impact anciens.

Leur étude, publiée dans Communications Terre & Environnementont examiné comment les minéraux contenus dans la météorite ont été endommagés par différents impacts au fil du temps, ce qui signifie qu’ils ont pu identifier les événements les plus importants et les plus anciens pouvant avoir été impliqués dans la formation planétaire.

“Les âges d’impact des météorites sont souvent controversés : nos travaux montrent que nous devons nous appuyer sur plusieurs éléments de preuve pour être plus certains des historiques d’impact, presque comme si nous enquêtions sur une ancienne scène de crime”, a déclaré Craig Walton, qui a dirigé la recherche et est basé au Département des sciences de la Terre de Cambridge.

Au début de l’histoire de notre système solaire, des planètes, dont la Terre, se sont formées à partir de collisions massives entre des astéroïdes et des corps encore plus gros, appelés proto-planètes.

“Les preuves de ces impacts sont si anciennes qu’elles ont été perdues sur les planètes – la Terre en particulier a la mémoire courte parce que les roches de surface sont continuellement recyclées par la tectonique des plaques”, a déclaré le co-auteur, le Dr Oli Shorttle, qui est basé conjointement à l’Université de Cambridge. Département des sciences de la Terre et Institut d’astronomie.

Les astéroïdes et leurs fragments qui tombent sur Terre sous forme de météorites sont en revanche inertes, froids et beaucoup plus anciens, ce qui en fait de fidèles chronométreurs des collisions.

La nouvelle recherche, qui était une collaboration avec des chercheurs de l’Académie chinoise des sciences et de l’Open University, a enregistré comment les minéraux de phosphate à l’intérieur de la météorite de Tcheliabinsk ont ​​été brisés à des degrés divers afin de reconstituer une histoire de collision.

Leur objectif était de corroborer la datation uranium-plomb de la météorite, qui examine le temps écoulé pour qu’un isotope se désintègre en un autre.

“Les phosphates de la plupart des météorites primitives sont des cibles fantastiques pour dater les événements de choc subis par les météorites sur leurs corps parents”, a déclaré le Dr Sen Hu, qui a effectué la datation uranium-plomb à l’Institut de géologie et de géophysique de Pékin, Académie chinoise des sciences. .

La datation précédente de cette météorite a révélé deux âges d’impact, un plus ancien, une collision d’environ 4,5 milliards d’années et un autre qui s’est produit au cours des 50 derniers millions d’années.

Mais ces âges ne sont pas si clairs. Tout comme un tableau qui s’estompe avec le temps, les collisions successives peuvent obscurcir une image autrefois claire, entraînant une incertitude au sein de la communauté scientifique sur l’âge et même le nombre d’impacts enregistrés.

La nouvelle étude a classé les collisions enregistrées par la météorite de Tcheliabinsk dans le temps en reliant les nouveaux âges uranium-plomb sur la météorite à des preuves microscopiques du réchauffement induit par les collisions observé à l’intérieur de leurs structures cristallines. Ces indices microscopiques s’accumulent dans les minéraux à chaque impact successif, ce qui permet de distinguer, d’ordonner dans le temps et de dater les collisions.

Leurs découvertes montrent que les minéraux contenant l’empreinte de la collision la plus ancienne ont été soit brisés en de nombreux cristaux plus petits à des températures élevées, soit fortement déformés à des pressions élevées.

L’équipe a également décrit certains grains minéraux dans la météorite qui ont été fracturés par un moindre impact, à des pressions et des températures plus basses, et qui enregistrent un âge beaucoup plus récent de moins de 50 millions d’années. Ils suggèrent que cet impact a probablement ébréché la météorite de Chelyabinsk de son astéroïde hôte et l’a envoyé sur Terre.

Pris ensemble, cela prend en charge un historique des collisions en deux étapes. “La question pour nous était de savoir si ces dates pouvaient être fiables, pourrions-nous lier ces impacts à des preuves de surchauffe suite à un impact?” dit Walton. “Ce que nous avons montré, c’est que le contexte minéralogique de la datation est vraiment important.”

Les scientifiques sont particulièrement intéressés par la date de l’impact vieux de 4,5 milliards d’années, car c’est à peu près au moment où nous pensons que le système Terre-Lune a vu le jour, probablement à la suite de la collision de deux corps planétaires.

La météorite de Chelyabinsk appartient à un groupe de météorites dites pierreuses, qui contiennent toutes des matériaux hautement brisés et refondus qui coïncident à peu près avec cet impact colossal.

Les dates nouvellement acquises corroborent les suggestions précédentes selon lesquelles de nombreux astéroïdes ont subi des collisions à haute énergie entre 4,48 et 4,44 milliards d’années. “Le fait que tous ces astéroïdes enregistrent une fusion intense à ce moment pourrait indiquer une réorganisation du système solaire, résultant soit de la formation Terre-Lune, soit peut-être des mouvements orbitaux des planètes géantes.”

Walton prévoit maintenant d’affiner la datation sur la fenêtre de l’impact de la formation de la Lune, ce qui pourrait nous dire comment notre propre planète a vu le jour.