Une rare météorite martienne pourrait réécrire notre théorie de la formation des planètes

Le 3 octobre 1815, à 8 heures du matin, à Chassigny, dans le nord-est de la France, un vaisseau spatial a été vu tomber impitoyablement du ciel, accompagné d’une forte détonation qui a secoué le sol. La météorite de Mars s’appelait Chassigny et s’est avérée être une roche ordinaire.

En Suisse, une récente analyse de météorites menée par Sandrine Péron, chercheuse postdoctorale à l’ETH Zurich, a montré des résultats qui suggèrent comment des planètes rocheuses telles que la Terre et Mars ont acquis des éléments volatils (vivants), notamment de l’hydrogène, du carbone, de l’oxygène et de l’azote. et les gaz nobles.

Cependant, ces résultats contredisent notre compréhension fondamentale de l’évolution de nos planètes, selon une étude récente publiée dans la revue. La science.

En d’autres termes, cela peut changer une grande partie de ce que nous savons sur la science planétaire.

Il s’est avéré que Mars a émergé plus vite que la Terre

Mars intéresse particulièrement ceux qui explorent la formation précoce des planètes. “La Terre a mis environ 50 à 100 millions d’années à se former”, a déclaré Sujoy Mukhopadhyay, professeur au Département des sciences de la Terre et des planètes à l’Université de Californie à Davis. C’EST À DIRE dans l’entretien. “Mars, d’autre part, a émergé plus rapidement, en quelques millions d’années. Par conséquent, Mars peut nous donner une opportunité de mouvements volatils et d’accrétion dans les premiers stades de la formation planétaire dans le système solaire interne.”

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“Nous pouvons reconstituer les premiers millions d’années d’histoire de l’approvisionnement variable du système solaire”, a déclaré Sandrine Peron, qui travaille avec Mukhopadhyay, dans un communiqué.

Modèles plus anciens et leurs observations de la formation des planètes

Selon les modèles actuels, les planètes naissent des débris de l’étoile. La poussière accumulée contient du carbone et du fer, qui sont essentiels à la formation des systèmes planétaires. Autour de la nouvelle étoile, des morceaux de matière entrent en collision et s’effondrent dans un disque en rotation de gaz et de poussière appelé la région solaire.

À l’intérieur du disque, la poussière et le gaz s’accumulent dans un processus qui se développe en une protoplanète. Cependant, tous ces objets ne deviennent pas des planètes – certains morceaux restent petits et passifs comme les astéroïdes et les comètes.

Les modèles ont montré que “à mesure que la planète grandit et atteint la taille de Mars ou un peu plus grande, la planète en croissance sera capable de piéger le nuage de gaz tourbillonnant les gaz nébuleux dans lesquels les planètes se développent et dissolvent ces gaz dans l’océan de magma”. dit Mukhopadhyay. .

Les hypothèses actuelles suggèrent que les planètes rocheuses contiennent des éléments ayant les mêmes propriétés chimiques à la fois à l’intérieur de la planète et dans l’atmosphère. Certains éléments volatils dégazent plus tard retour à l’atmosphère.

Lorsque l’océan de magma – qui recouvre la planète – se refroidit, une “signature brumeuse” reste à l’intérieur de la planète. Des substances volatiles supplémentaires sont libérées dans l’atmosphère même lorsque des météorites frappent une jeune planète.

“Après la dispersion de la nébuleuse, des substances volatiles chondritiques (dont l’eau, le carbone et l’azote) seront libérées sur les planètes”, a déclaré Mukhopadhyay.

Ces substances volatiles sont importantes – elles ont contribué au développement et au maintien de la vie sur Terre.

Les planètes croient que Jupiter et Saturne sont en avance sur leurs “pairs”. Ils sont apparus rapidement, environ les premiers millions d’années après l’existence du système solaire.

Après la formation des planètes gazeuses géantes, des planètes telles que Mercure, Vénus, la Terre et Mars n’avaient plus beaucoup de gaz. La plupart d’entre eux se sont ensuite développés pendant des dizaines de millions d’années. Cependant, Mars présente un intérêt particulier car on pense qu’elle s’est solidifiée environ 4 millions d’années après la naissance du système solaire, environ 50 à 100 millions d’années avant la formation de la Terre.

Une nouvelle étude d’une ancienne pierre de l’espace

Pour leur étude, Péron et Mukhopadhyay ont comparé deux sources de gaz rare krypton Mars car ses isotopes contiennent des informations sur les sources de substances volatiles.

L’un était de Chassigny, venu de l’intérieur de Mars. Le Curiosity Rover de la NASA a échantillonné les isotopes de krypton restants de l’atmosphère martienne.

“Cette météorite particulière, Chassigny, est la seule du point de vue du gaz précieux qui permette d’accéder à l’intérieur de Mars”, a déclaré Péron. Vice. “Toutes les autres météorites martiennes que nous avons actuellement dans notre collection sont complètement ou gravement affectées par la composition de l’atmosphère martienne. Si nous voulons ces composants intérieurs propres, c’est la seule météorite que nous ayons jusqu’à présent.”

En raison de la faible abondance de krypton, il est maintenant assez difficile à mesurer et difficile à séparer de l’argon et du xénon. Cependant, Péron et Mukhopadhyay ont utilisé une nouvelle technique qui utilise une méthode cryogénique pour “nettoyer” le gaz. “De plus, nous avons utilisé le spectromètre de masse de dernière génération pour mesurer avec précision les isotopes du krypton”, a expliqué Mukhopadhyay.

À leur grande surprise, les signatures de krypton ne correspondaient pas.

“Parce que le krypton atmosphérique ressemble à ça [that also found in] Le soleil, nous ne nous attendions certainement pas à trouver du krypton dans les météorites chondritiques à l’intérieur de Mars. Cela nous a semblé un peu réactionnaire qu’il y ait des gaz de météorite à l’intérieur et des gaz solaires (brouillard) dans l’atmosphère », a déclaré Mukhopadhyay.

(La météorite chondritique est ce qu’elle était s’est produit lorsque la poussière et les petits grains s’accumulent dans le système solaire primitif et n’ont pas fondu.)

Les observations de la météorite ont remis en question la séquence des substances volatiles volatiles, “montrant que les substances volatiles dans les chondrites ne sont pas seulement ajoutées dans les dernières étapes de la formation de la planète”, a déclaré Mukhopadhyay.

Des détails surprenants sont apparus au cœur des planètes rocheuses

Les résultats ont montré que l’atmosphère sur Mars ne pouvait pas avoir été créée uniquement en “expulsant du gaz du manteau, car cela aurait donné à l’atmosphère une composition chondritique”, a expliqué Mukhopadhyay.

Les scientifiques soupçonnent que la planète a dû acquérir son atmosphère primitive à partir de la quantité de brouillard solaire après que l’océan de magma se soit refroidi et au moins partiellement solidifié.

“Nous avons suggéré que l’accumulation de gaz solaires de la nébuleuse s’est produite après la solidification de l’océan magmatique pour éviter un mélange important de gaz chondritiques internes et de gaz solaires atmosphériques, car la solidification de l’océan magmatique provoque un dégazage important. Le fait que la croissance de Mars ait pris fin avant que le brouillard ne se dissipe en raison du rayonnement solaire énergétique précoce », a expliqué Mukhopadhyay.

La séquence des événements serait alors que Mars a acquis l’atmosphère de la nébuleuse du soleil après le refroidissement de l’océan magmatique global. Sinon, les gaz embués et chondritiques seraient plus mélangés que ce que l’équipe a découvert.

Mukhopadhyay a ensuite ajouté : “Nos observations signifient que les météorites ont livré des éléments volatils à Mars beaucoup plus tôt qu’on ne le pensait auparavant et en présence de nébuleuses.

Mais cela soulève une autre énigme.

Les rayons du soleil auraient dû souffler sur l’atmosphère martienne de la nébuleuse, “nécessitant en quelque sorte la préservation du krypton atmosphérique, peut-être souterrain ou piégé dans des calottes polaires. Cela aurait supposé que Mars aurait été assez froid immédiatement après son ajout”, a-t-il ajouté.

Briser la théorie de la formation planétaire

L’étude souligne qu’il reste encore beaucoup à apprendre sur la formation des planètes.

“Notre étude soulève des questions intéressantes sur la façon dont l’atmosphère primitive de Mars s’est formée, sur sa composition et sur la question de savoir si l’environnement de surface de Mars aurait pu convenir au début de la vie”, a déclaré Mukhopadhyay.

Connaître l’acquisition et la distribution des éléments volatils est également important pour comprendre la composition chimique de la planète, a déclaré Chris Ballentine de l’Université d’Oxford. Nouveau scientifique. “Le moment et la source des substances volatiles contrôlent l’état d’oxydation, qui à son tour contrôle la structure et la distribution des éléments sur la planète, c’est pourquoi nous pouvons vivre sur notre propre Terre.”

Les scientifiques espèrent faire d’autres observations d’autres météorites martiennes pour obtenir une image détaillée de leur composition intérieure.

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