(A) Inclusions dans un grain de calcite de la météorite de Sutter's Mill reconnues par nanotomographie aux rayons X. Les fluides n'ont pas été détectés dans des inclusions relativement grandes car ils s'étaient déjà échappés. (B) Image TEM d'une non-inclusion remplie de fluide contenant du CO2 (indiquée par une flèche). (C) H2O, CO2, et les lignes de neige de CO et la formation du corps parental de Sutter's Mill. La région de formation peut être estimée à partir de la présence du fluide contenant du CO2. Taux d'accrétion nébulaire, ?, correspond à l'axe des temps pour l'évolution du système solaire primitif. Crédit :Dr Akira Tsuchiyama de l'Université Ritsumeikan
L'eau est abondante dans le système solaire. Même au-delà de la Terre, les scientifiques ont détecté de la glace sur la lune, dans les anneaux de Saturne et dans les comètes, l'eau liquide sur Mars et sous la surface de la lune Encelade de Saturne, et des traces de vapeur d'eau dans l'atmosphère brûlante de Vénus. Des études ont montré que l'eau a joué un rôle important dans l'évolution et la formation précoces du système solaire. Pour en savoir plus sur ce rôle, les scientifiques planétaires ont recherché des preuves d'eau liquide dans des matériaux extraterrestres tels que des météorites, dont la plupart proviennent d'astéroïdes qui se sont formés au début de l'histoire du système solaire.
Les scientifiques ont même trouvé de l'eau sous forme d'hydroxyles et de molécules dans les météorites dans le contexte des minéraux hydratés, qui sont essentiellement des solides avec de l'eau ionique ou moléculaire incorporée en leur sein. Dr Akira Tsuchiyama, Professeur de recherche invité à l'Université Ritsumeikan, dit, "Les scientifiques s'attendent en outre à ce que l'eau liquide reste sous forme d'inclusions fluides dans les minéraux qui ont précipité dans un fluide aqueux" (ou, pour le dire simplement, formé à partir de gouttes d'eau contenant diverses autres choses dissoutes à l'intérieur). Les scientifiques ont trouvé de telles inclusions d'eau liquide à l'intérieur de cristaux de sel situés dans une classe de météorites connues sous le nom de chondrites ordinaires, qui représentent la grande majorité de toutes les météorites trouvées sur Terre bien que le sel provienne d'autres, des objets parents plus primitifs.
Le professeur Tsuchiyama et ses collègues ont voulu savoir si des inclusions d'eau liquide sont présentes sous une forme de carbonate de calcium appelée calcite au sein d'une classe de météorites appelées « chondrites carbonées, " qui proviennent d'astéroïdes qui se sont formés très tôt dans l'histoire du système solaire. Ils ont donc examiné des échantillons de la météorite de Sutter's Mill, une chondrite carbonée provenant d'un astéroïde qui s'est formé il y a 4,6 milliards d'années. Les résultats de leur enquête, dirigé par le professeur Tsuchiyama, apparaissent dans un article récemment publié dans la prestigieuse revue Avancées scientifiques .
Les chercheurs ont utilisé des techniques de microscopie avancées pour examiner les fragments de météorite de Sutter's Mill, et ils ont trouvé un cristal de calcite contenant une inclusion de fluide aqueux à l'échelle nanométrique qui contient au moins 15 % de dioxyde de carbone. Cette découverte confirme que les cristaux de calcite dans les anciennes chondrites carbonées peuvent en effet contenir non seulement de l'eau liquide, mais aussi du dioxyde de carbone.
La présence d'inclusions d'eau liquide dans la météorite de Sutter's Mill a des implications intéressantes concernant les origines de l'astéroïde parent de la météorite et les débuts de l'histoire du système solaire. Les inclusions se sont probablement produites en raison de la formation de l'astéroïde parent avec des morceaux d'eau gelée et de dioxyde de carbone à l'intérieur. Cela nécessiterait que l'astéroïde se soit formé dans une partie du système solaire suffisamment froide pour que l'eau et le dioxyde de carbone gèlent, et ces conditions placeraient le site de formation loin de l'orbite terrestre, probablement au-delà même de l'orbite de Jupiter. L'astéroïde doit alors avoir été transporté vers les régions intérieures du système solaire où des fragments pourraient plus tard entrer en collision avec la planète Terre. Cette hypothèse est cohérente avec les études théoriques récentes de l'évolution du système solaire qui suggèrent que les astéroïdes riches en petits, des molécules volatiles comme l'eau et le dioxyde de carbone se sont formées au-delà de l'orbite de Jupiter avant d'être transportées vers des zones plus proches du soleil. La cause la plus probable du transport de l'astéroïde dans le système solaire interne serait les effets gravitationnels de la planète Jupiter et sa migration.
En conclusion, la découverte d'inclusions d'eau dans une météorite chondrite carbonée des débuts de l'histoire du système solaire est une réalisation importante pour la science planétaire. Le professeur Tsuchiyama note fièrement, "Cette réalisation montre que notre équipe a pu détecter un minuscule fluide piégé dans un minéral il y a 4,6 milliards d'années."
En obtenant des instantanés chimiques du contenu d'une météorite ancienne, le travail de son équipe peut fournir des informations importantes sur les processus à l'œuvre dans l'histoire du système solaire.
