Nous sommes faits de poussière d'étoile, dit le proverbe, et une paire d'études, y compris des recherches de l'Université du Michigan, ont révélé que cela pourrait être plus vrai que nous ne le pensions auparavant.

La première étude, dirigé par le chercheur U-M Jie (Jackie) Li et publié dans Avancées scientifiques , constate que la majeure partie du carbone sur Terre a probablement été fournie par le milieu interstellaire, la matière qui existe dans l'espace entre les étoiles d'une galaxie. Cela s'est probablement produit bien après le disque protoplanétaire, le nuage de poussière et de gaz qui entourait notre jeune soleil et contenait les éléments constitutifs des planètes, formé et réchauffé.

Le carbone a également probablement été séquestré dans les solides moins d'un million d'années après la naissance du soleil, ce qui signifie que le carbone, l'épine dorsale de la vie sur terre, survécu à un voyage interstellaire vers notre planète.

Précédemment, les chercheurs pensaient que le carbone de la Terre provenait de molécules initialement présentes dans le gaz nébulaire, qui s'est ensuite accrété en une planète rocheuse lorsque les gaz étaient suffisamment froids pour que les molécules se précipitent. Li et son équipe, qui comprend l'astronome U-M Edwin Bergin, Geoffrey Blake du California Institute of Technology, Fred Ciesla de l'Université de Chicago et Marc Hirschmann de l'Université du Minnesota, souligner dans cette étude que les molécules de gaz qui transportent le carbone ne seraient pas disponibles pour construire la Terre car une fois que le carbone se vaporise, il ne se condense pas en un solide.

« Le modèle de condensation est largement utilisé depuis des décennies. Il suppose que lors de la formation du soleil, tous les éléments de la planète se sont vaporisés, et pendant que le disque refroidissait, certains de ces gaz se condensaient et fournissaient des ingrédients chimiques aux corps solides. Mais ça ne marche pas pour le carbone, " dit Li, professeur au département U-M des sciences de la Terre et de l'environnement.

Une grande partie du carbone a été livrée au disque sous forme de molécules organiques. Cependant, quand le carbone est vaporisé, il produit des espèces beaucoup plus volatiles qui nécessitent des températures très basses pour former des solides. Plus important, le carbone ne se condense pas à nouveau sous une forme organique. À cause de ce, Li et son équipe ont déduit que la majeure partie du carbone de la Terre était probablement héritée directement du milieu interstellaire, en évitant complètement la vaporisation.

Pour mieux comprendre comment la Terre a acquis son carbone, Li a estimé la quantité maximale de carbone que la Terre pouvait contenir. Pour faire ça, elle a comparé la vitesse à laquelle une onde sismique traverse le noyau aux vitesses sonores connues du noyau. Cela a indiqué aux chercheurs que le carbone représente probablement moins d'un demi pour cent de la masse de la Terre. Comprendre les limites supérieures de la quantité de carbone que la Terre pourrait contenir indique aux chercheurs des informations sur le moment où le carbone aurait pu être livré ici.

"Nous avons posé une question différente :nous avons demandé combien de carbone pouvez-vous injecter dans le noyau de la Terre tout en étant cohérent avec toutes les contraintes, " dit Bergin, professeur et président du département d'astronomie de l'U-M. "Il y a de l'incertitude ici. Acceptons l'incertitude pour demander quelles sont les vraies limites supérieures de la quantité de carbone très profonde dans la Terre, et cela nous dira le vrai paysage dans lequel nous nous trouvons."

Le carbone d'une planète doit exister dans la bonne proportion pour soutenir la vie telle que nous la connaissons. Trop de carbone, et l'atmosphère terrestre serait comme Vénus, piégeant la chaleur du soleil et maintenant une température d'environ 880 degrés Fahrenheit. Trop peu de carbone, et la Terre ressemblerait à Mars :un endroit inhospitalier incapable de supporter la vie aquatique, avec des températures autour de moins 60.

Dans une deuxième étude du même groupe d'auteurs, mais dirigé par Hirschmann de l'Université du Minnesota, les chercheurs ont examiné comment le carbone est traité lorsque les petits précurseurs des planètes, connu sous le nom de planétésimaux, retiennent le carbone lors de leur formation précoce. En examinant les noyaux métalliques de ces corps, maintenant conservés sous forme de météorites de fer, ils ont découvert qu'au cours de cette étape clé d'origine planétaire, une grande partie du carbone doit être perdue lorsque les planétésimaux fondent, former des noyaux et perdre du gaz. Cela bouleverse la pensée précédente, dit Hirschmann.

"La plupart des modèles ont le carbone et d'autres matériaux essentiels à la vie tels que l'eau et l'azote allant de la nébuleuse aux corps rocheux primitifs, et ceux-ci sont ensuite livrés à des planètes en croissance telles que la Terre ou Mars, " dit Hirschmann, professeur de sciences de la terre et de l'environnement. "Mais cela saute une étape clé, dans lequel les planétésimaux perdent une grande partie de leur carbone avant de s'accumuler sur les planètes."

L'étude de Hirschmann a récemment été publiée dans Actes de l'Académie nationale des sciences .

« La planète a besoin de carbone pour réguler son climat et permettre à la vie d'exister, mais c'est une chose très délicate, " dit Bergin. " Vous ne voulez pas avoir trop peu, mais tu ne veux pas en avoir trop."

Bergin dit que les deux études décrivent toutes deux deux aspects différents de la perte de carbone et suggèrent que la perte de carbone semble être un aspect central dans la construction de la Terre en tant que planète habitable.

"Répondre à l'existence ou non de planètes semblables à la Terre ailleurs ne peut être obtenu qu'en travaillant à l'intersection de disciplines comme l'astronomie et la géochimie, " dit Ciesla, un U. of C. professeur de sciences géophysiques. « Bien que les approches et les questions spécifiques auxquelles les chercheurs s'efforcent de répondre diffèrent selon les domaines, construire une histoire cohérente nécessite d'identifier des sujets d'intérêt mutuel et de trouver des moyens de combler les écarts intellectuels entre eux. C'est un défi, mais l'effort est à la fois stimulant et gratifiant."

Blake, co-auteur des deux études et professeur Caltech de cosmochimie et de science planétaire, et de chimie, affirme que ce genre de travail interdisciplinaire est essentiel.

"Au cours de l'histoire de notre galaxie seule, des planètes rocheuses comme la Terre ou un peu plus grosses ont été assemblées des centaines de millions de fois autour d'étoiles comme le Soleil, ", a-t-il dit. " Pouvons-nous étendre ce travail pour examiner plus largement la perte de carbone dans les systèmes planétaires ? Une telle recherche nécessitera une communauté diversifiée de chercheurs. »