Voulez-vous savoir quelque chose d’amusant? Nous ne savons pas vraiment comment notre planète s’est formée. Nous avons une large idée générale, mais les détails les plus fins sont beaucoup plus difficiles à démêler.

Nous avons un modèle qui est actuellement accepté comme l’explication la plus probable jusqu’à présent : que la Terre s’est formée à partir de l’accumulation progressive d’astéroïdes. Cependant, même ici, certains faits concernant la formation de notre planète sont difficiles à expliquer.

Un nouvel article, combinant expérimentation et modélisation, a révélé une nouvelle voie de formation qui correspond bien mieux aux caractéristiques de la Terre.

« La théorie dominante en astrophysique et en cosmochimie est que la Terre s’est formée à partir d’astéroïdes chondritiques. Ce sont des blocs de roche et de métal relativement petits et simples qui se sont formés aux premiers stades du système solaire. » a déclaré le planétologue Paolo Sossi de l’ETH Zurich en Suisse.

« Le problème avec cette théorie est qu’aucun mélange de ces chondrites ne peut expliquer la composition exacte de la Terre, qui est beaucoup plus pauvre en éléments légers et volatils comme l’hydrogène et l’hélium que ce à quoi nous nous attendions. »

Il y a beaucoup de points d’interrogation sur le processus de formation des planètes, mais les scientifiques ont pu reconstituer une image générale. Lorsqu’une étoile se forme à partir d’un amas dense de matière dans un nuage moléculaire de poussière et de gaz dans l’espace, la matière environnante s’organise en un disque qui orbite et s’enroule autour de l’étoile en croissance.

Ce disque de poussière et de gaz ne contribue pas seulement à la taille croissante d’une étoile : les minuscules densités dans ce tourbillon s’agrègent également en amas plus petits et plus frais. De petites particules entrent en collision et se collent les unes aux autres, d’abord électrostatiquement, puis gravitationnellement, formant des objets de plus en plus gros qui pourraient éventuellement devenir une planète. C’est ce qu’on appelle le modèle d’accrétion, et il est fortement étayé par des preuves d’observation.

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Mais si les roches collantes sont des chondrites, cela laisse une grande question ouverte sur les éléments volatils plus légers manquants.

Les scientifiques ont avancé diverses explications, notamment la chaleur générée lors des collisions qui aurait pu vaporiser certains des éléments les plus légers.

Cela, cependant, ne suit pas nécessairement non plus : la chaleur aurait vaporisé des isotopes d’éléments plus légers, avec moins de neutrons, selon des travaux expérimentaux récents. réalisé par sossi. Mais les isotopes plus légers sont toujours présents sur Terre dans des proportions à peu près similaires à celles trouvées dans les chondrites.

Alors Sossi et ses collègues ont entrepris d’étudier une autre possibilité : que les roches qui se sont combinées pour former la Terre n’étaient pas des astéroïdes chondritiques dans le voisinage orbital général de la Terre, mais des planétésimaux. Ce sont des corps plus grands, les « graines » de planètes qui sont devenues suffisamment grandes pour avoir un noyau distinct.

« Les modèles dynamiques avec lesquels nous simulons la formation des planètes montrent que les planètes de notre système solaire se sont formées progressivement. Les petits grains se sont développés au fil du temps pour devenir des planétésimaux de la taille d’un kilomètre alors que de plus en plus de matière s’accumulait grâce à leur attraction gravitationnelle ». Sosi a dit.

« De plus, les planétésimaux qui se sont formés dans différentes zones autour du jeune Soleil ou à des moments différents peuvent avoir des compositions chimiques très différentes. »

Ils ont exécuté des simulations à N corps, modifiant des variables telles que le nombre de planétésimaux, tout au long du scénario « Grand Tack », dans lequel un bébé Jupiter se rapproche d’abord du Soleil, puis revient à sa position actuelle.

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Dans ce scénario, le mouvement de Jupiter au début du système solaire a eu un effet extrêmement perturbateur sur les petites roches qui tourbillonnaient, dispersant des planétésimaux dans le disque interne.

Les simulations ont été conçues pour produire le système solaire intérieur que nous voyons aujourd’hui : Mercure, Vénus, la Terre et Mars. L’équipe a découvert qu’un mélange diversifié de planétésimaux avec différentes compositions chimiques pourrait reproduire la Terre telle que nous la voyons aujourd’hui. En fait, la Terre était le résultat le plus probable des simulations.

Cela pourrait avoir des implications importantes non seulement pour le système solaire et la compréhension des compositions variables des planètes rocheuses qu’il contient, mais aussi pour d’autres systèmes planétaires ailleurs dans la galaxie.

« Bien que nous nous en doutions, nous avons trouvé ce résultat très remarquable. Maintenant, non seulement nous avons un mécanisme qui explique mieux la formation de la Terre, mais nous avons aussi une référence pour expliquer la formation des autres planètes rocheuses. » Sosi a dit.

« Notre étude montre à quel point il est important de considérer à la fois la dynamique et la chimie lorsqu’on essaie de comprendre la formation planétaire. J’espère que nos découvertes conduiront à une collaboration plus étroite entre les chercheurs dans ces deux domaines. »

Les recherches de l’équipe ont été publiées dans astronomie naturelle.