Les scientifiques pensent avoir résolu le plus vieux mystère de la Terre

Une équipe internationale d’astronomes a récemment proposé un nouveau scénario de formation planétaire. Permettant d’expliquer la composition chimique particulière de la Terre, celui-ci s’appliquerait à l’ensemble des mondes rocheux.

Un mystère tenace

La théorie dominante en astrophysique et en cosmochimie est que la Terre s’est formée à partir d’astéroïdes chondritiques, blocs de roche et de métal relativement petits et simples apparus très tôt dans le Système solaire. Cependant, il se trouve qu’aucun mélange de ces chondrites ne peut expliquer la composition particulière de la Terre, qui s’avère beaucoup plus pauvre que prévu en éléments légers et volatils comme l’hydrogène et l’hélium.

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Au fil des années, les scientifiques ont avancé de nombreuses hypothèses pour expliquer cela, impliquant notamment que les collisions de matière ayant finalement donné naissance à notre planète aient généré une énorme quantité de chaleur et vaporisé les éléments les plus légers.
Mais la composition isotopique de la Terre semble suggérer le contraire.

« Les isotopes d’un élément chimique ont tous le même nombre de protons, mais un nombre différent de neutrons. Les isotopes ayant moins de neutrons sont plus légers et devraient donc pouvoir s’échapper plus facilement », explique Paolo Sossi, auteur principal de la nouvelle étude, parue dans la revue Nature Astronomy. « Si un chauffage intense avait bel et bien vaporisé les éléments volatils, il devrait y avoir moins de ces isotopes légers sur Terre que dans les chondrites d’origine. Ce que n’indiquent pas les mesures isotopiques réalisées. »

Des collisions de planétésimaux

Le nouveau scénario repose sur la lente accrétion de matière (sous forme de minuscules grains) par attraction gravitationnelle pour former des planétésimaux (petits corps de gaz et de poussière agglomérés) ayant finalement donné naissance aux planètes du Système solaire. Contrairement aux chondrites, les planétésimaux se révèlent suffisamment massifs pour contenir un noyau métallique et un manteau rocheux, et peuvent présenter des compositions chimiques très différentes en fonction de l’endroit et de l’époque où ils se sont formés.

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Sossi et ses collègues ont effectué des milliers de simulations de collisions de planétésimaux afin de voir s’ils pouvaient effectivement donner naissance à des corps similaires à Mercure, Vénus, la Terre et Mars. Il s’est non seulement avéré qu’un mélange de nombreux planétésimaux différents aurait pu former la Terre, mais qu’une planète présentant une composition chimique similaire à cette dernière était le résultat le plus probable.

« Même si nous l’avions soupçonné, il s’agit d’un résultat remarquable », souligne le chercheur. « Ce mécanisme permet non seulement d’expliquer la formation de la Terre, mais également des mondes rocheux. Il pourrait notamment être utilisé pour déterminer dans quelle mesure la composition de Mercure se révèle différente, et établir celles d’autres exoplanètes de ce type. »