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Une équipe de recherche internationale a étudié la composition isotopique des planètes rocheuses du système solaire interne

La Terre et Mars ont été formées à partir de matériaux provenant en grande partie du système solaire interne seuls quelques pour cent des éléments constitutifs de ces deux planètes sont originaires d’au-delà de l’orbite de Jupiter. Ils présentent la comparaison la moreover complète à ce jour de la composition isotopique de la Terre, de Mars et des matériaux de development vierges du système solaire interne et externe. Une partie de ce matériau se trouve encore aujourd’hui en grande partie inchangée dans les météorites. Les résultats de l’étude ont des conséquences de grande envergure pour notre compréhension du processus qui a formé les planètes Mercure, Vénus, la Terre et Mars. La théorie postulant que les quatre planètes rocheuses ont atteint leur taille actuelle en accumulant des galets de poussière de la taille d’un millimètre provenant du système solaire externe n’est pas défendable.

6 milliards d’années, aux premiers jours de notre système solaire, un disque de poussière et de gaz tournait autour du jeune Soleil. Deux théories décrivent comment, au cours de tens of millions d’années, les planètes rocheuses intérieures se sont formées à partir de ce matériau de development first. Selon l’ancienne théorie. Les collisions de ces embryons planétaires ont finalement produit les planètes intérieures Mercure, Vénus, Terre et Mars. Une théorie as well as récente, cependant, préfère un processus de croissance différent : des “cailloux” de poussière de la taille d’un millimètre ont migré du système solaire externe vers le Soleil. En chemin, ils se sont accrétés sur les embryons planétaires du système solaire interne et les ont progressivement agrandis jusqu’à leur taille actuelle.

Les deux théories sont basées sur des modèles théoriques et des simulations informatiques visant à reconstruire les problems et la dynamique du système solaire primitif  les deux décrivent un chemin probable de development de planètes. Mais lequel a raison ? Quel processus a réellement eu lieu ? Pour répondre à ces issues, dans leur étude actuelle, des chercheurs de l’Université de Münster (Allemagne), de l’Observatoire de la Côte d’Azur (France), du California Institute of Technological innovation (United states), du Purely natural Record Museum Berlin (Allemagne) et l’Université libre de Berlin (Allemagne) a déterminé la composition exacte des planètes rocheuses Terre et Mars. “Nous voulions savoir si les éléments constitutifs de la Terre et de Mars provenaient du système solaire externe ou interne”, explique le Dr Christoph Burkhardt de l’Université de Münster, leading auteur de l’étude. À cette fin, les isotopes des métaux rares titane, zirconium et molybdène trouvés en traces infimes dans les couches externes riches en silicates des deux planètes fournissent des indices cruciaux. Les isotopes sont des variétés différentes du même élément, qui ne diffèrent que par le poids de leur noyau atomique.

Les météorites comme référence

Les scientifiques supposent qu’au début du système solaire, ces isotopes et d’autres métaux n’étaient pas répartis uniformément. Au contraire, leur abondance dépendait de la length du Soleil. Ils détiennent donc des informations précieuses sur l’origine, dans le système solaire primitif, des éléments constitutifs d’un specific corps.

Comme référence pour l’inventaire isotopique authentic du système solaire externe et interne, les chercheurs ont utilisé deux types de météorites. Ces morceaux de roche ont généralement trouvé leur chemin vers la Terre à partir de la ceinture d’astéroïdes. Ils sont considérés comme des matériaux en grande partie vierges depuis les débuts du système solaire. Alors que les soi-disant chondrites carbonées, qui peuvent contenir jusqu’à quelques pour cent de carbone. leurs cousines in addition pauvres en carbone, les chondrites non carbonées, sont de vrais enfants du système solaire interne.

La composition isotopique précise des couches rocheuses externes accessibles à la Terre et celle des deux sorts de météorites ont été étudiées pendant un particular temps cependant, il n’y a pas eu d’analyses aussi complètes des roches martiennes. Dans leur étude actuelle, les chercheurs ont maintenant examiné des échantillons d’un full de 17 météorites martiennes, qui peuvent être attribuées à six varieties typiques de roche martienne. De moreover, les scientifiques ont étudié pour la première fois l’abondance de trois isotopes métalliques différents.

Les échantillons de météorites martiennes ont d’abord été réduits en poudre et soumis à un prétraitement chimique complexe. À l’aide d’un spectromètre de masse à plasma multicollecteur de l’Institut de planétologie de l’Université de Münster, les chercheurs ont ensuite pu détecter d’infimes quantités d’isotopes de titane, de zirconium et de molybdène. Ce faisant, ils ont considéré deux phases différentes d’accrétion pour tenir compte de l’histoire différente des isotopes du titane et du zirconium ainsi que des isotopes du molybdène, respectivement. Contrairement au titane et au zirconium, le molybdène s’accumule principalement dans le noyau planétaire métallique. Les infimes quantités que l’on trouve encore aujourd’hui dans les couches externes riches en silicates ne peuvent donc avoir été ajoutées qu’au cours de la toute dernière section de croissance de la planète.

Les résultats des chercheurs montrent que les couches rocheuses externes de la Terre et de Mars ont peu de details communs avec les chondrites carbonées du système solaire externe. Ils ne représentent qu’environ quatre pour cent des éléments constitutifs d’origine des deux planètes. « Si la Terre primitive et Mars avaient principalement accrété des grains de poussière du système solaire externe, cette valeur devrait être presque dix fois moreover élevée », déclare le professeur Thorsten Kleine de l’Université de Münster, qui est également directeur de l’Institut Max Planck pour Recherche sur le système solaire à Göttingen. “Nous ne pouvons donc pas confirmer cette théorie de la development des planètes intérieures”, ajoute-t-il.

Matériau de building perdu

Mais la composition de la Terre et de Mars ne correspond pas non additionally exactement au matériau des chondrites non carbonées. Les simulations informatiques suggèrent qu’un autre style de matériau de construction différent doit également avoir été en jeu. « La composition isotopique de ce troisième type de matériau de design, telle que déduite par nos simulations informatiques, implique qu’il doit provenir de la région la in addition interne du système solaire », explique Christoph Burkhardt. Étant donné que les corps si proches du Soleil n’ont presque jamais été dispersés dans la ceinture d’astéroïdes, ce matériau a été presque complètement absorbé par les planètes intérieures et ne se trouve donc pas dans les météorites. “C’est, pour ainsi dire, un ‘matériau de construction perdu’ auquel nous n’avons in addition d’accès immediate aujourd’hui”, explique Thorsten Kleine.

La découverte surprenante ne alter pas les conséquences de l’étude pour la théorie de la formation des planètes. conclut Christoph Burkhardt.