Instantané d'une simulation informatique de deux planètes (relativement petites) entrant en collision l'une avec l'autre. Les couleurs montrent comment la roche du corps impactant (gris foncé, au centre de la zone d'impact) s'accumule sur le corps cible (roche; gris clair), tandis qu'une partie de la roche dans la zone d'impact est fondue (jaune à blanche) ou vaporisée (rouge). Crédit :Philip J. Carter
Analyser un mélange d'échantillons de terre et de météorites, Des scientifiques de l'Université de Bristol ont apporté un nouvel éclairage sur la séquence des événements qui ont conduit à la création des planètes Terre et Mars.
Les planètes se développent par un processus d'accrétion - une accumulation progressive de matière supplémentaire - dans laquelle elles se combinent par collision avec leurs voisines.
Il s'agit souvent d'un processus chaotique et le matériel se perd aussi bien qu'il est gagné.
Des corps planétaires massifs s'impactant à plusieurs kilomètres par seconde génèrent une chaleur substantielle qui, à son tour, produit des océans de magma et des atmosphères temporaires de roche vaporisée.
Avant que les planètes n'atteignent approximativement la taille de Mars, l'attraction gravitationnelle est trop faible pour retenir cette atmosphère de silicate inclémente.
La perte répétée de cette enveloppe de vapeur au cours d'une croissance collisionnelle continue entraîne une modification substantielle de la composition de la planète.
Dr Remco Hin de l'École des sciences de la Terre de l'Université de Bristol, dirigé la recherche qui est publiée aujourd'hui dans La nature .
Il a déclaré :"Nous avons fourni la preuve qu'une telle séquence d'événements s'est produite dans la formation de la Terre et de Mars, en utilisant des mesures de haute précision de leurs compositions isotopiques du magnésium.
« Les rapports isotopiques du magnésium changent en raison de la perte de vapeur de silicate, qui contient préférentiellement les isotopes les plus légers. De cette façon, nous avons estimé que plus de 40 pour cent de la masse de la Terre a été perdue lors de sa construction.
"Ce travail de construction de cow-boy, comme l'a décrit l'un de mes co-auteurs, était également responsable de la création de la composition unique de la Terre."
La recherche a été menée dans le but de résoudre un débat de plusieurs décennies dans les sciences de la Terre et des planètes sur l'origine des signes distinctifs, compositions volatiles pauvres des planètes.
Cela résulte-t-il de processus qui ont agi dans le mélange de gaz et de poussière dans la nébuleuse du premier système solaire ou est-ce la conséquence de leur croissance violente ?
Les chercheurs ont analysé des échantillons de la Terre ainsi que des météorites de Mars et de l'astéroïde Vesta, en utilisant une nouvelle technique pour obtenir des mesures de meilleure qualité (plus précises et plus précises) des rapports isotopiques du magnésium que celles obtenues précédemment.
Les principaux constats sont triples :
Le Dr Hin a ajouté :« Notre travail change notre vision de la façon dont les planètes atteignent leurs caractéristiques physiques et chimiques.
"Alors que l'on savait auparavant que la construction de planètes est un processus violent et que les compositions de planètes telles que la Terre sont distinctes, il n'était pas clair que ces caractéristiques étaient liées.
"Nous montrons maintenant que la perte de vapeur lors des collisions à haute énergie d'accrétion planétaire a un effet profond sur la composition d'une planète.
"Ce processus semble commun à la construction de la planète en général, pas seulement pour la Terre et Mars, mais pour toutes les planètes de notre système solaire et probablement au-delà, mais les différences dans les histoires de collision des planètes créeront une diversité dans leurs compositions."
