Une équipe multi-institutionnelle de chercheurs a découvert du quartz minéral de silice dans une météorite primitive, comprenant des preuves directes de condensation de silice à l'intérieur du disque protoplanétaire solaire, et offrant de nouveaux indices pour comprendre la formation et l'évolution solaires. Bien que des observations spectroscopiques infrarouges antérieures aient suggéré l'existence de silice dans les étoiles T Tauri jeunes et nouvellement formées ainsi que dans les étoiles à branche géante asymptotique (AGB) dans leur dernière phase de vie, aucune preuve de condensation gaz-solide de silice n'avait été trouvée dans d'autres météorites primitives des premiers stades du système solaire.

Les scientifiques ont étudié la météorite primitive Yamato-793261 (Y-793261), une chondrite carbonée recueillie dans un champ de glace près des montagnes Yamato lors de la 20e expédition de recherche en Antarctique du Japon en 1979.

"Le degré de cristallinité de la matière organique dans Y-793261 montre qu'elle n'a pas subi de métamorphisme thermique, " explique Timothy Jay Fagan, professeur de géochimie à l'université de Waseda. "Cela confirme que le Y-793261 préserve les minéraux et les textures de son origine nébulaire, nous fournissant des archives du système solaire primitif."

Un composant majeur des chondrites comprend des inclusions réfractaires, qui se forment à des températures élevées et sont les plus anciens solides du système solaire datés. Les inclusions réfractaires peuvent être subdivisées en inclusions riches en calcium-aluminium (CAI) et en agrégats amiboïdes d'olivine (AOA). L'équipe de recherche a trouvé un AOA dans Y-793261 contenant des minéraux AOA typiques et des minéraux ultra-réfractaires (à très haute température) contenant du scandium et du zirconium, avec le quartz (qui se forme à une température comparativement plus basse). "Une telle variété de minéraux implique que l'AOA se condense du gaz nébulaire au solide sur une large plage de température d'environ 1500 à 900 ° C, " déclare le professeur Fagan. " Cet agrégat est le premier du genre à être trouvé dans notre système solaire. "

Ils ont également découvert que le quartz de l'AOA a une composition isotopique en oxygène proche de celle du soleil. Cette composition isotopique est typique des inclusions réfractaires en général, ce qui indique que des inclusions réfractaires se sont formées à proximité du protosun (environ 0,1 UA, ou 1/10 de la distance Terre-Soleil). Le fait que le quartz du Y-793261 partage cette composition isotopique indique que le quartz s'est formé dans le même cadre dans la nébuleuse solaire. Cependant, la condensation de la silice à partir du gaz de la nébuleuse solaire est hypothétiquement impossible si les minéraux et le gaz restent en équilibre pendant la condensation. Cette découverte sert de preuve que l'AOA s'est formée à partir d'un gaz à refroidissement rapide. En tant que minéraux pauvres en silice condensés à partir du gaz, le gaz a changé de composition, devenir plus riche en silice, jusqu'à ce que le quartz devienne stable et cristallise.

Le professeur Fagan dit que l'origine de Y-793261 est très probablement un objet astronomique proche de 162173 Ryugu (communément appelé Ryugu), un astéroïde nommé d'après le palais d'un dragon d'un vieux conte populaire japonais. Actuellement en cours d'investigation par le vaisseau spatial japonais Hayabusa 2, Ryugu peut partager les mêmes propriétés que Y-793261 et potentiellement fournir plus d'enregistrements sur le système solaire primitif. "En combinant les recherches en cours sur les météorites avec les nouveaux résultats de Ryugu, nous espérons mieux comprendre les événements thermiques et les transferts de masse qui se sont produits pendant les premiers stades de notre système solaire."

Cette étude a été publiée en ligne dans Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis d'Amérique ( PNAS ) le 2 juillet, 2018 (HNE).