Des structures étranges

Les chondrites sont une classe de météorites constituées de chondres, de minuscules sphères de matière préalablement fondue, et sont parmi les météorites les plus communes trouvées sur Terre. Les chondrites CB sont un sous-type relativement rare qui a longtemps fasciné les météorologues.

Une partie de ce qui rend les chondrites CB si intéressantes est que leurs chondres remontent tous à une fenêtre de temps très étroite au début du système solaire. "Les chondres dans d'autres météorites nous donnent une gamme d'âges différents, ", a déclaré Johnson. "Mais ceux des chondrites CB remontent tous à cette brève période de 5 millions d'années après les premiers solides du système solaire."

Mais à Johnson, qui étudie la dynamique d'impact, il y a autre chose d'intéressant à propos des chondrites CB :elles contiennent des grains métalliques qui semblent avoir été condensés directement à partir de fer vaporisé.

"La vaporisation du fer nécessite des impacts à très grande vitesse, " a déclaré Johnson. " Vous devez avoir une vitesse d'impact d'environ 20 kilomètres par seconde pour même commencer à vaporiser le fer, mais les modèles informatiques traditionnels du système solaire primitif ne produisent que des vitesses d'impact d'environ 12 kilomètres par seconde au moment où les chondrites CB se sont formées."

Johnson a donc travaillé avec Kevin Walsh du Southwest Research Institute à Boulder, Colorado, pour générer de nouveaux modèles informatiques de la période de formation des chondres, des modèles qui incluent la présence de Jupiter près de la position actuelle de la ceinture d'astéroïdes.

Augmentation de la gravité

Les grandes planètes génèrent beaucoup de gravité, qui peut lancer des objets proches à grande vitesse. La NASA profite souvent de cette dynamique, balançant le vaisseau spatial autour des planètes pour générer de la vitesse.

Walsh et Johnson ont inclus dans leurs simulations un scénario de formation et de migration de Jupiter considéré comme probable par de nombreux planétologues. Le scénario, connu sous le nom de Grand Tack (terme tiré de la voile), suggère que Jupiter s'est formé quelque part dans le système solaire externe. Mais alors qu'il accroissait son épaisse atmosphère, il modifia la répartition des masses dans la nébuleuse solaire gazeuse qui l'entourait. Ce changement de densité de masse a provoqué la migration de la planète, se déplaçant vers l'intérieur vers le soleil jusqu'à l'endroit où se trouve aujourd'hui la ceinture d'astéroïdes. Plus tard, la formation de Saturne a créé un remorqueur gravitationnel qui a ramené les deux planètes là où elles se trouvent aujourd'hui.

"Lorsque nous incluons le Grand Tack dans notre modèle au moment où les chondrites CB se sont formées, nous obtenons un énorme pic de vitesse d'impact dans la ceinture d'astéroïdes, " Walsh a déclaré. "Les vitesses générées dans nos modèles sont facilement assez rapides pour expliquer le fer vaporisé dans les chondrites CB. "

The most extreme collision in the model was an object with a 90-kilometer diameter slamming into a 300-kilometer body at a speed of around 33 kilometers per second. Such a collision would have vaporized 30 to 60 percent of the larger body's iron core, providing ample material for CB chondrites.

The models also show that the increase in impact velocities would have been short-lived, lasting only about 500, 000 years or so (a blink of an eye on the cosmic timescale). That short timescale allowed the researchers to conclude that Jupiter formed and migrated at roughly the same time the CB chondrites formed.

The researchers say that while the study is strong evidence for the Grand Tack migration scenario, it doesn't necessarily preclude other migration scenarios. "It's possible that Jupiter formed closer to the sun and then migrated outward, rather than the in then out migration of the Grand Tack, " Johnson said.

Whatever the scenario, the study provides strong constraints on the timing of Jupiter's presence in the inner solar system.

"In retrospect, it seems obvious that you would need something like Jupiter to stir the asteroid belt up this much, " Johnson said. "We just needed to create these models and calculate the impact speeds to connect the dots."