Les météorites qui ont aidé à former la Terre se sont peut-être formées dans le système solaire externe


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  • On pense que notre système solaire s’est formé à partir d’un nuage de gaz et de poussière, la soi-disant nébuleuse solaire, qui a commencé à se condenser gravitationnellement il y a environ 4,6 milliards d’années. Au fur et à mesure que ce nuage se contractait, il commençait à tourner et à se former en un disque tournant autour de la masse de gravité la plus élevée en son centre, qui deviendrait notre Soleil. Notre système solaire a hérité toute sa composition chimique d’une étoile ou d’étoiles antérieures qui ont explosé en supernovae. Notre Soleil a récupéré un échantillon général de ce matériau lors de sa formation, mais le matériau résiduel dans le disque a commencé à migrer en raison de sa propension à geler à une température donnée.

    Au fur et à mesure que le Soleil devenait suffisamment dense pour initier des réactions de fusion nucléaire et devenir une étoile, il a récupéré un échantillon général de ce matériau lors de sa formation, mais les résidus dans le disque ont formé des matériaux solides pour former des corps planétaires en fonction de sa propension à geler à un moment donné. Température. Lorsque le Soleil a irradié le disque environnant, il a créé un gradient de chaleur dans le système solaire primitif. Pour cette raison, les planètes intérieures, Mercure, Vénus, la Terre et Mars, sont principalement composées de roche (principalement composées d’éléments plus lourds, tels que le fer, le magnésium et le silicium), tandis que les planètes extérieures sont en grande partie composées d’éléments plus légers, en particulier l’hydrogène, l’hélium. , carbone, azote et oxygène.

    On pense que la Terre s’est formée en partie à partir de météorites carbonées, qui proviendraient d’astéroïdes de la ceinture principale externe. Les observations télescopiques d’astéroïdes de la ceinture principale externe révèlent une caractéristique commune de réflectance de 3,1 μm qui suggère que leurs couches externes hébergent soit des glaces d’eau, soit des argiles ammoniacées, soit les deux, qui ne sont stables qu’à de très basses températures. Fait intéressant, bien que plusieurs éléments de preuve suggèrent que des météorites carbonées sont dérivées de tels astéroïdes, les météorites récupérées sur Terre manquent généralement de cette caractéristique. La ceinture d’astéroïdes pose ainsi de nombreuses questions aux astronomes et aux planétologues.

    Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Earth-Life Science Institute (ELSI) de l’Institut de technologie de Tokyo suggère que ces matériaux astéroïdes pourraient s’être formés très loin au début du système solaire, puis avoir été transportés dans le système solaire interne par des processus de mélange chaotiques. Dans cette étude, une combinaison d’observations d’astéroïdes à l’aide du télescope spatial japonais AKARI et d’une modélisation théorique des réactions chimiques dans les astéroïdes suggère que les minéraux de surface présents sur les astéroïdes de la ceinture principale externe, en particulier l’ammoniac (NH3)-argiles porteuses, formées à partir de matières premières contenant du NH3 et Cie2 glace qui ne sont stables qu’à très basse température et dans des conditions riches en eau. Sur la base de ces résultats, cette nouvelle étude propose que les astéroïdes de la ceinture principale externe se soient formés sur des orbites distantes et se soient différenciés pour former différents minéraux dans des manteaux riches en eau et des noyaux dominés par la roche.

    Pour comprendre la source des écarts dans les spectres mesurés des météorites carbonées et des astéroïdes, à l’aide de simulations informatiques, l’équipe a modélisé l’évolution chimique de plusieurs mélanges primitifs plausibles conçus pour simuler des matériaux astéroïdes primitifs. Ils ont ensuite utilisé ces modèles informatiques pour produire des spectres de réflectance simulés à comparer à ceux obtenus par télescope.

    Leurs modèles ont indiqué que pour correspondre aux spectres d’astéroïdes, le matériau de départ devait contenir une quantité importante d’eau et d’ammoniac, une abondance relativement faible de CO2, et réagissent à des températures inférieures à 70 °C, suggérant que les astéroïdes se sont formés bien plus loin que leurs emplacements actuels dans le système solaire primitif. En revanche, l’absence de la caractéristique de 3,1 mm dans les météorites peut être attribuée à une réaction éventuellement plus profonde à l’intérieur des astéroïdes où les températures ont atteint des valeurs plus élevées. Ainsi, les météorites récupérées peuvent échantillonner des parties plus profondes des astéroïdes.

    Si cela est vrai, cette étude suggère que la formation de la Terre et ses propriétés uniques résultent d’aspects particuliers de la formation du système solaire. Il y aura plusieurs occasions de tester ce modèle, par exemple, cette étude fournit des prédictions sur ce que l’analyse des échantillons renvoyés par Hayabusa 2 trouvera. Cette origine lointaine des astéroïdes, si elle est correcte, prédit qu’il y aura des sels d’ammoniac et des minéraux dans les échantillons retournés par Hayabusa 2. Une vérification supplémentaire de ce modèle sera fournie par les analyses des matériaux retournés par la mission OSIRIS-Rex de la NASA.

    Cette étude a également examiné si les conditions physiques et chimiques des astéroïdes de la ceinture principale externe devraient être capables de former les minéraux observés. L’origine froide et lointaine des astéroïdes proposée suggère qu’il devrait y avoir une similitude significative entre les astéroïdes et les comètes et soulève des questions sur la façon dont chacun de ces types de corps s’est formé.

    Cette étude suggère que les matériaux qui ont formé la Terre se sont peut-être formés très loin au début du système solaire, puis ont été introduits au cours des débuts particulièrement turbulents du système solaire. Des observations récentes de disques protoplanétaires par l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ont trouvé de nombreuses structures en anneau, que l’on pense être des observations directes de la formation planétésimale. Comme l’auteur principal Hiroyuki Kurokawa résume le travail, « Il reste à déterminer si la formation de notre système solaire est un résultat typique, mais de nombreuses mesures suggèrent que nous pourrons bientôt replacer notre histoire cosmique dans son contexte. »

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