Illustration d'artiste d'une grave poussière sur la Terre primitive SwRI/Marchi Au début de l'histoire de la Terre, une violente collision avec un autre corps planétaire a créé un énorme gâchis, mais juste combien d'un gâchis a été débattue. Ce que nous savons, cependant, est que cette collision cataclysmique a créé la lune et beaucoup de débris qui ont formé un disque englobant la planète.
Maintenant, dans une étude de décembre 2017 publiée dans la revue Nature Geoscience, les chercheurs ont simulé cet ancien smashup pour déterminer combien de débris de disque ont plu à la surface de la Terre sous forme de planétésimaux, ou petit, objets célestes constructeurs de planètes. Cette période de débris de disques bombardant la planète est connue sous le nom d'« accrétion tardive ». Ce qu'ils ont trouvé ajoute à notre compréhension de la formation de la Terre primitive et peut avoir des implications sur la façon dont la vie a émergé de notre jeune planète en fusion et battue.
Lors de l'accrétion tardive, des morceaux de débris différenciés de taille planétésimale avec des noyaux métalliques ont bombardé la surface de la Terre. Ces objets se sont solidifiés à partir des débris de la collision de formation de la lune et contenaient ainsi un mélange de matériaux, dont des éléments rares comme l'or, platine et iridium. Ces éléments dits « sidérophiles » (éléments lourds qui se mélangent facilement avec le fer) ont été intégrés au manteau de notre planète. Le fait que nous trouvions ces éléments près de la surface de la Terre est un élément clé de la preuve qu'une accrétion tardive s'est produite. Les scientifiques pensaient que la Terre avait gagné environ 0,5% de sa masse totale pendant cette période.
À quel point les collisions planétaires comme celle illustrée laissent-elles traîner dans l'espace ? Et quel est le sort ultime de ces débris ? NASA/JPL-Caltech "Après la formation de la lune, la Terre était complètement fondue pendant un moment, et il est très probable que ces éléments aient été séparés dans le noyau de la Terre, " dit Simone Marchi, du Southwest Research Institute (SwRI), qui a dirigé l'étude. "Donc, sous cette hypothèse, il ne devrait pas y avoir d'or, platine et autres éléments laissés dans le manteau ou la croûte terrestre, mais le fait même que nous voyions une quantité importante de ces éléments, cela impliquerait qu'ils ont été livrés à la Terre via des planétésimaux."
Après avoir réalisé des simulations informatiques sur des éléments sidérophiles pénétrant l'intérieur d'une jeune Terre, L'équipe de Marchi a découvert que même les matériaux livrés par les planétésimaux auraient été assimilés dans le noyau de notre planète au fil du temps, les retirer des couches supérieures de la Terre. Les simulations prédisent également que des quantités substantielles de ces planétésimaux auraient été projetées dans l'espace après la collision de formation de la lune, les empêchant ainsi de retomber à la surface de la Terre.
Alors comment expliquer les abondances de ces éléments rares qui sont clairement présents aujourd'hui à la surface de la Terre ? Découvrir, les chercheurs ont examiné de plus près le processus de livraison par ces grandes collisions et ont suivi le sort des matériaux de l'impacteur pour voir comment ils se sont mélangés au manteau.
"Nous avons alors réalisé que pour pouvoir expliquer la quantité de ces éléments que nous voyons dans le manteau, nous devions augmenter la masse totale accumulée par la Terre d'un facteur de deux à cinq, " explique Marchi.
En d'autres termes, les estimations précédentes de la quantité de matière livrée à la Terre par accrétion tardive sont trop faibles. Pour expliquer les abondances d'éléments rares à la surface ou près de la surface, entre 1 et 2,5% de la masse de la Terre doit avoir été fournie par des planétésimaux après la collision lunaire.
"Au lendemain de la formation de la lune causée par une collision massive, il semble qu'il y ait eu une longue période de bombardement de la Terre primitive, " dit Marchi. Bien que cela ait été généralement compris avant cette recherche, " ce que nous disons maintenant, c'est que vous devez avoir un [taux de] bombardement beaucoup plus élevé afin d'expliquer la quantité de ces éléments."
Marchi fournit une autre façon de penser à ce taux de bombardement beaucoup plus élevé au cours de la période d'accrétion tardive.
« Si vous deviez étaler cette masse en une couche sur la surface de la Terre, vous obtiendrez une couche de l'ordre de dizaines de kilomètres, " Marchi dit. " À cet égard, vous obtenez également une idée visuelle que la livraison de cette masse est potentiellement très importante pour la surface."
Ces collisions auraient eu un impact énorme sur la surface de la Terre, la chimie de l'atmosphère primordiale et peut même avoir eu un rôle important à jouer dans la biologie primitive. Après tout, le plus ancien enregistrement de l'origine de la vie remonte à environ 4 milliards d'années, et c'était à peu près à l'époque où ces collisions ont eu lieu.
"C'est important car cela impliquerait que ces collisions étaient vraiment importantes au début de l'évolution de la Terre, " conclut-il. "Ils étaient un moteur principal, pour ainsi dire, cela affecterait le fonctionnement de la surface de la Terre. Cela a des implications énormes pour les premiers temps de la vie sur Terre. »
Maintenant c'est intéressantTheia est le nom de l'autre corps planétaire qui s'est écrasé sur Terre, entraînant la formation éventuelle de la lune, selon l'hypothèse de l'impact géant. Dans la mythologie grecque, la déesse Titan Theia était associée aux métaux brillants, entre autres, ce qui correspond à ce dont nous venons de parler.
