La composition isotopique des météorites et des planètes terrestres contient des indices importants sur l'histoire la plus ancienne du système solaire et les processus de formation des planètes.

Des scientifiques du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) et un collaborateur de l'Université de Münster ont examiné des travaux récents qui montrent comment les météorites présentent une dichotomie isotopique fondamentale entre les groupes non carbonés (NC) et carbonés (CC - roches ou sédiments contenant du carbone ou ses composés) , qui représentent très probablement des matériaux du système solaire interne et externe. La recherche paraît dans la revue Astronomie de la nature .

Le système solaire s'est formé il y a 4,5 milliards d'années par l'effondrement gravitationnel d'un noyau de nuage moléculaire, ce qui a entraîné la formation d'un disque circumsolaire de gaz et de poussière (parfois appelé la nébuleuse solaire). Ce disque a finalement été transformé en un système planétaire composé d'une seule étoile centrale, le soleil, entouré de quatre planètes telluriques du système solaire interne, quatre planètes géantes dans le système solaire externe au-delà de la "ligne des neiges" et une multitude de corps plus petits, y compris les astéroïdes, lunes, planètes naines et comètes.

"Pour comprendre comment le système solaire a évolué vers sa configuration actuelle, les événements et processus se produisant au cours des premières étapes de l'histoire du système solaire doivent être reconstruits à une très haute résolution temporelle et spatiale, " a déclaré le cosmochimiste LLNL Thomas Kruijer, auteur principal de l'article.

Bien que les observations astronomiques et la modélisation dynamique fournissent des informations fondamentales sur la structure et la dynamique des disques protoplanétaires, et les processus d'accrétion planétaire, l'étude des météorites permet de reconstituer l'histoire la plus ancienne du système solaire avec une résolution temporelle et spatiale sans précédent.

Les progrès analytiques récents dans la précision des mesures du rapport isotopique permettent non seulement de dater les météorites avec une précision inférieure à un million d'années, mais aussi d'identifier des signatures isotopiques nucléosynthétiques distinctes. Cela permet aux scientifiques d'identifier les liens génétiques entre les matériaux planétaires et aide à limiter la zone du disque d'où provient une météorite donnée.

La plupart des météorites proviennent d'astéroïdes situés dans la ceinture d'astéroïdes principale entre Mars et Jupiter et ont traditionnellement été considérés comme des échantillons de corps qui se sont formés là où ils se trouvent aujourd'hui. Cependant, récemment, cette perspective a radicalement changé avec la découverte d'une dichotomie génétique fondamentale observée dans les signatures isotopiques nucléosynthétiques des météorites NC et CC. Cette découverte, combinée à l'établissement d'une chronologie précise de l'accrétion des corps parents météoritiques, a permis l'intégration des contraintes météoritiques dans des modèles à grande échelle d'évolution des disques et de formation des planètes.

La dichotomie météorite non carbonée-carbonée

Les anomalies isotopiques nucléosynthétiques résultent de la distribution hétérogène des phases présolaires, et reflètent finalement que le système solaire a incorporé des matériaux provenant de différentes sources stellaires. Comme le montrent les analyses des grains présolaires contenus dans les météorites primitives, le nuage moléculaire du système solaire comprenait des matériaux avec des compositions isotopiques fortement variables. Bien que les processus au sein du nuage moléculaire parental du système solaire et/ou du disque circumsolaire aient relativement bien homogénéisé ces matériaux, il existe de petites hétérogénéités qui ont été échantillonnées à l'échelle des composants météoritiques, météorites et planètes en vrac. Des anomalies isotopiques nucléosynthétiques ont été identifiées pour de nombreux éléments. L'équipe s'est concentrée sur ces éléments (oxygène, chrome, titane, molybdène, nickel, ruthénium et tungstène) qui sont les plus pertinents pour la définition de la dichotomie NC-CC et fournissent les informations les plus détaillées sur la dynamique du système solaire primitif.

"La dichotomie NC-CC reflète très probablement la séparation du système solaire primitif en un disque interne et externe séparés par Jupiter, " a déclaré Kruijer.

L'équipe a déclaré que le fait de lier la chronologie de l'accrétion du corps parent des météorites à la dichotomie NC-CC fournit de nouvelles informations sur la dynamique et la structure à grande échelle du disque protoplanétaire solaire, l'histoire de la formation et de la croissance de Jupiter et la dynamique d'accrétion des planètes telluriques, y compris la livraison d'eau et d'espèces hautement volatiles sur Terre.