Une géante rouge (étoile AGB) produit des éléments lourds tels que le molybdène et le palladium, qui forment de la poussière (carrés rouges), tandis que des éléments comme le cadmium et du palladium s'échappent sous forme de gaz. Les explosions de supernova produisent également des éléments plus lourds et les éjectent dans l'espace sous forme de poussière (triangles bleus) et de gaz. Dans le milieu interstellaire, la poussière d'étoile se mélange aux grains de poussière qui s'y forment. Dans le disque fait de gaz et de poussière, des grains de poussière plus volatils proches du chaud, jeune soleil sont détruits. La poussière d'étoiles des géantes rouges est plus résistante que les autres poussières et s'accumule donc dans les régions plus proches du soleil. Le jeune Jupiter servait de barrière empêchant le mélange des matières de l'intérieur et des régions. Crédit :Mattias Ek/Maria Schönbächler
Certains des matériaux de construction de la Terre étaient de la poussière d'étoiles de géantes rouges, chercheurs de l'ETH Zurich ont établi. Ils ont également expliqué pourquoi la Terre contient plus de cette poussière d'étoiles que les astéroïdes ou la planète Mars, qui sont plus éloignés du soleil.
Il y a environ 4,5 milliards d'années, un nuage moléculaire interstellaire s'est effondré. En son centre, le soleil s'est formé; autour de ça, un disque de gaz et de poussière est apparu, à partir de laquelle se formeraient la Terre et les autres planètes. Ce matériau interstellaire bien mélangé comprenait des grains de poussière exotiques :« De la poussière d'étoile qui s'était formée autour d'autres soleils, " explique Maria Schönbächler, professeur à l'Institut de géochimie et de pétrologie de l'ETH Zurich et membre du PRN PlanetS. Ces grains de poussière ne constituaient qu'un faible pourcentage de la masse totale de poussière et étaient répartis de manière inégale dans tout le disque. "La poussière d'étoile était comme du sel et du poivre, " dit le géochimiste. Au fur et à mesure que les planètes se formaient, chacun a fini avec son propre mélange.
Grâce à des techniques de mesure extrêmement précises, les chercheurs sont désormais capables de détecter la poussière d'étoiles qui était présente à la naissance de notre système solaire. Ils examinent des éléments chimiques spécifiques et mesurent l'abondance de différents isotopes - les saveurs atomiques d'un élément donné, qui partagent tous le même nombre de protons dans leur noyau mais varient en nombre de neutrons.
"Les proportions variables de ces isotopes agissent comme une empreinte digitale, " Schönbächler dit. " La poussière d'étoile a vraiment extrême, empreintes digitales uniques - et parce qu'elle s'est propagée de manière inégale à travers le disque protoplanétaire, chaque planète et chaque astéroïde a obtenu sa propre empreinte digitale lors de sa formation."
Météorite de fer qui a été analysée à l'Institut de géochimie et de pétrologie de l'ETH Zurich. Crédit :Windell Oskay/Flickr/CC BY 2.0
Étudier le palladium dans les météorites
Au cours des 10 dernières années, les chercheurs qui étudient des échantillons de roche de la Terre et des météorites ont pu démontrer ces anomalies dites isotopiques pour de plus en plus d'éléments. Schönbächler et son groupe ont examiné des météorites qui faisaient à l'origine partie de noyaux d'astéroïdes détruits il y a longtemps, en mettant l'accent sur l'élément palladium.
D'autres équipes avaient déjà étudié des éléments voisins dans le tableau périodique, comme le molybdène et le ruthénium, ainsi l'équipe de Schönbächler a pu prédire ce que leurs résultats de palladium montreraient. Mais leurs mesures en laboratoire n'ont pas confirmé les prédictions. "Les météorites contenaient des anomalies de palladium bien plus petites que prévu, " dit Mattias Ek, post-doctorant à l'Université de Bristol qui a effectué les mesures isotopiques lors de ses recherches doctorales à l'ETH.
Maintenant, les chercheurs ont mis au point un nouveau modèle pour expliquer ces résultats, comme ils le rapportent dans le journal Astronomie de la nature . Ils soutiennent que la poussière d'étoiles était principalement constituée de matériaux produits dans les étoiles géantes rouges. Ce sont des étoiles vieillissantes qui se dilatent parce qu'elles ont épuisé le carburant de leur cœur. Notre soleil, trop, deviendra une géante rouge dans 4 ou 5 milliards d'années.
Dans ces étoiles, des éléments lourds tels que le molybdène et le palladium ont été produits par ce que l'on appelle le processus de capture lente des neutrons. « Le palladium est légèrement plus volatil que les autres éléments mesurés. moins condensé en poussière autour de ces étoiles, et donc il y a moins de palladium issu de la poussière d'étoiles dans les météorites que nous avons étudiées, " dit Ek.
Les chercheurs de l'ETH ont également une explication plausible à une autre énigme de la poussière d'étoiles :la plus grande abondance de matière provenant des géantes rouges sur Terre par rapport à Mars ou Vesta ou d'autres astéroïdes plus loin dans le système solaire. Cette région externe a vu une accumulation de matière provenant d'explosions de supernova.
"Quand les planètes se sont formées, les températures plus proches du soleil étaient très élevées, " explique Schönbächler. Cela a provoqué des grains de poussière instables, par exemple, ceux avec une croûte de glace, Évaporer. Le matériau interstellaire contenait plus de ce type de poussière qui a été détruit près du soleil, alors que la poussière d'étoiles des géantes rouges était moins sujette à la destruction et donc concentrée là-bas. Il est concevable que la poussière provenant des explosions de supernova s'évapore également plus facilement, car il est un peu plus petit. "Cela nous permet d'expliquer pourquoi la Terre a le plus grand enrichissement en poussière d'étoiles d'étoiles géantes rouges par rapport aux autres corps du système solaire, " dit Schönbächler.
