Des scientifiques de l'Université d'Oxford ont jeté un nouvel éclairage sur la formation initiale de la Terre.

Sur la base d'observations d'étoiles nouvellement formées, les scientifiques savent que le système solaire a commencé comme un disque de poussière et de gaz entourant le soleil à croissance centrale. Le gaz s'est condensé en solides qui se sont accumulés dans des corps rocheux plus gros comme des astéroïdes et des mini-planètes. Sur une période de 100 millions d'années, ces mini-planètes sont entrées en collision les unes avec les autres et se sont progressivement accumulées dans les planètes que nous voyons aujourd'hui, y compris la Terre.

Bien qu'il soit largement admis que la Terre s'est formée progressivement, de corps beaucoup plus petits, bon nombre des processus impliqués dans le façonnement de notre planète en croissance sont moins clairs. Dans une nouvelle étude présentée sur la couverture de la dernière édition de La nature , des chercheurs du Département des sciences de la Terre de l'Université d'Oxford démêlent certains de ces processus, révélant que les mini-planètes ajoutées à la Terre avaient déjà subi une fusion et une évaporation. Ils abordent également une autre énigme scientifique :l'épuisement de la Terre en de nombreux éléments chimiques économiquement importants.

Il est bien connu que la Terre est fortement appauvrie, par rapport au système solaire dans son ensemble, dans les éléments qui se sont condensés du premier disque de gaz à des températures inférieures à 1000°C (par exemple, mener, zinc, le cuivre, argent, bismuth, et étain). L'explication conventionnelle est que la Terre a grandi sans ces éléments volatils et que de petites quantités d'un corps de type astéroïde ont été ajoutées plus tard. Cette idée ne peut pas, cependant, expliquer la "surabondance" de plusieurs autres éléments - notamment, indium, qui est maintenant utilisé dans les technologies des semi-conducteurs, ainsi que des écrans de télévision et d'ordinateur.

Étudiant de troisième cycle Ashley Norris et Bernard Wood, Professeur de Minéralogie au Département des Sciences de la Terre d'Oxford, a cherché à découvrir les raisons de l'épuisement de ces éléments volatils sur Terre et de la « surabondance » de l'indium. Ils ont construit un four dans lequel ils contrôlaient la température et l'atmosphère pour simuler le faible état d'oxydation de la toute première Terre et des planétésimaux. Dans une série particulière d'expériences, ils ont fait fondre des roches à 1300°C dans des conditions pauvres en oxygène et déterminé comment les différents éléments volatils étaient évaporés de la lave en fusion.

Au cours des expériences, chacun des éléments d'intérêt s'est évaporé en quantités différentes. Les échantillons de lave ont ensuite été rapidement refroidis et les modèles de perte d'éléments déterminés par analyse chimique. Les analyses ont révélé que les pertes relatives (volatilités) mesurées dans les expériences sur la lave en fusion concordent très étroitement avec le schéma d'épuisement observé sur Terre. En particulier, la volatilité de l'indium correspond exactement à son abondance observée sur Terre - son abondance, s'avère ne pas être une anomalie.

Le professeur Bernard Wood a déclaré:«Nos expériences indiquent que le modèle d'épuisement des éléments volatils dans la Terre a été établi par réaction entre la roche en fusion et une atmosphère pauvre en oxygène. Ces réactions peuvent avoir eu lieu sur les planétésimaux formés précocement qui se sont accumulés sur Terre ou peut-être lors de l'impact géant qui a formé la lune et qui aurait provoqué la fonte à grande échelle de notre planète.

Après avoir concentré leurs expériences originales sur 13 éléments clés, l'équipe est en train d'examiner comment d'autres éléments, comme le chlore et l'iode, se comportent dans les mêmes conditions.

Ashley Norris a déclaré:"Nos travaux montrent que l'interprétation des modèles d'épuisement des éléments volatils dans les planètes terrestres doit se concentrer sur la mesure expérimentale des volatilités des éléments."