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    Les premières collisions chaotiques du système solaire ressemblaient à un jeu d'arcade d'astéroïdes

    Une image en polarisation croisée de la météorite Artracoona sous un grossissement de 50 fois. Crédit :Michael Lucas.

    Un vendredi soir de 1992, une météorite a mis fin à un voyage de plus de 150 millions de milles en s'écrasant dans le coffre d'une Chevrolet Malibu rouge à Peekskill, New York. Le propriétaire de la voiture a signalé que le reste de 30 livres des premiers jours de notre système solaire était encore chaud et sentait le soufre.

    Près de 30 ans plus tard, une nouvelle analyse de cette même météorite Peekskill et de 17 autres par des chercheurs de l'Université du Texas à Austin et de l'Université du Tennessee, Knoxville, a conduit à une nouvelle hypothèse sur la formation des astéroïdes au cours des premières années du système solaire.

    Les météorites étudiées dans la recherche proviennent d'astéroïdes et servent d'échantillons naturels des roches spatiales. Ils indiquent que les astéroïdes se sont formés à la suite d'un violent bombardement et d'un réassemblage ultérieur, un constat qui va à l'encontre de l'idée prédominante selon laquelle le jeune système solaire était un endroit paisible.

    L'étude a été publiée en version imprimée le 1er décembre dans la revue Geochimica et Cosmochimica Acta .

    La recherche a commencé lorsque le co-auteur Nick Dygert était stagiaire postdoctoral à la Jackson School of Geosciences de l'UT étudiant les roches terrestres à l'aide d'une méthode capable de mesurer les taux de refroidissement des roches à des températures très élevées, jusqu'à 1, 400 degrés Celsius.

    Dygert, maintenant professeur assistant à l'Université du Tennessee, s'est rendu compte que cette méthode, appelée thermomètre à éléments de terres rares (REE) dans deux pyroxènes, pouvait fonctionner pour les roches spatiales, trop.

    "C'est une nouvelle technique vraiment puissante pour utiliser la géochimie pour comprendre les processus géophysiques, et personne ne l'avait encore utilisé pour mesurer les météorites, " a déclaré Dygert.

    Depuis les années 1970, les scientifiques ont mesuré les minéraux dans les météorites pour comprendre comment ils se sont formés. Les travaux suggèrent que les météorites se sont refroidies très lentement de l'extérieur vers l'intérieur en couches. Ce "modèle de coquille d'oignon" est cohérent avec un jeune système solaire relativement paisible où des morceaux de roche orbitent sans entrave. Mais ces études n'étaient capables de mesurer les taux de refroidissement qu'à partir de températures proches d'environ 500 degrés Celsius.

    Quand Dygert et Michael Lucas, un chercheur postdoctoral à l'Université du Tennessee qui a dirigé les travaux, appliqué la méthode REE-in-two-pyroxene, avec sa sensibilité beaucoup plus élevée aux pics de température, ils ont trouvé des résultats inattendus. D'environ 900 degrés Celsius à 500 degrés Celsius, les taux de refroidissement étaient de 1, 000 à 1 million de fois plus vite qu'à des températures plus basses.

    Comment concilier ces deux vitesses de refroidissement très différentes ?

    Une carte radiographique élémentaire d'une partie de la météorite Peekskill. Différentes couleurs correspondent à différents éléments. Crédit :Michael Lucas.

    Les scientifiques ont proposé que les astéroïdes se soient formés par étapes. Si le système solaire primitif était, un peu comme le vieux jeu Atari "Asteroids, " en proie aux bombardements, de gros rochers auraient été brisés en morceaux. Ces petits morceaux auraient refroidi rapidement. Après, lorsque les petits morceaux se sont réassemblés en plus gros astéroïdes que nous voyons aujourd'hui, les vitesses de refroidissement auraient ralenti.

    Pour tester cette hypothèse de tas de gravats, Le professeur de la Jackson School Marc Hesse et le doctorant de première année Jialong Ren ont construit pour la première fois un modèle informatique d'une histoire thermique en deux étapes d'astéroïdes en tas de décombres.

    En raison du grand nombre de pièces dans un tas de gravats -10 15 ou mille milliards - et la vaste gamme de leurs tailles, Ren a dû développer de nouvelles techniques pour tenir compte des changements de masse et de température avant et après le bombardement.

    "Ce fut une contribution intellectuellement significative, " a déclaré Hesse.

    Le modèle résultant soutient l'hypothèse du tas de gravats et fournit également d'autres informations. Une implication est que le refroidissement a tellement ralenti après le remontage, non pas parce que la roche dégageait de la chaleur en couches. Plutôt, c'est que le tas de gravats contenait des pores.

    "La porosité réduit la vitesse à laquelle vous pouvez conduire la chaleur, " Hesse a dit. " En fait, vous vous refroidissez plus lentement que si vous n'aviez pas fragmenté parce que tous les décombres font une sorte de belle couverture. Et c'est en quelque sorte peu intuitif."

    Tim Swindle du Laboratoire lunaire et planétaire de l'Université de l'Arizona, qui étudie les météorites mais n'a pas participé à la recherche, dit que ce travail est un grand pas en avant.

    "Cela semble être un modèle plus complet, et ils ont ajouté des données à une partie de la question dont les gens n'ont pas parlé, mais aurait dû l'être. Le jury est toujours dehors, mais c'est un argument fort."

    La plus grande implication de la nouvelle hypothèse des tas de gravats, Dygert a dit, est que ces collisions ont caractérisé les premiers jours du système solaire.

    "Ils étaient violents, et ils ont commencé tôt, " il a dit.


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