Une coupe de la météorite d'Allende. Chaque cercle blanc, gris ou beige représente la section d'un chondre. Ces chondres sont inclus dans une matrice (mélange de silicates et de fer), ici de couleur gris foncé. © Wikipedia-Shiny Things, Pierre Thomas

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Les éruptions du jeune Soleil étaient hyperpuissantes

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Dans deux météorites, dont celle d'Allende, les abondances de certains isotopes sont inexplicables avec l'activité solaire actuelle. Conclusion : dans sa jeunesse, les colères de notre Soleil étaient beaucoup plus fortes qu'aujourd'hui. Des centaines de milliers de fois, estiment les auteurs de cette étude.

La célèbre météorite d'Allende est tombée près du village du même nom au Mexique, le 8 février 1969. C'est une chondrite carbonée de type CV3, considérée comme la pierre de Rosette de la planétologie tant elle a fourni d'informations sur les premiers temps de la formation du Système solaire. Éparpillée sur plus de 150 kilomètres carrés, dans le district de Chihuahua au Mexique, en plusieurs centaines de fragments totalisant une masse de plus de 2 tonnes, elle a pu être étudiée à loisir par de nombreux cosmochimistes. On peut même en acheter des fragments à des prix raisonnables, de l'ordre d'une centaine d'euros.

L'analyse de ses inclusions riches en aluminium et en calcium (baptisées CAI, pour Calcium Aluminum-rich Inclusions) a révélé l'explosion d'une supernova très peu de temps avant la formation du Système solaire. Au début des années 1970, des chercheurs, notamment Robert Clayton et Jerry Wasserburg, y avaient en effet découvert des anomalies isotopiques de certains éléments, l'oxygène et, surtout, le magnésium, précisément ses isotopes 26Mg et 24Mg. Ces anomalies ne s'expliquaient bien que si un Little Bang, une supernova, avait d'abord injecté dans la nébuleuse protosolaire des éléments radioactifs à courte durée de vie, dont l'aluminium 26 se désintégrant en 26Mg, puis provoqué l'effondrement de cette nébuleuse.

Une coupe d'un échantillon de la météorite d'Allende. © Matteo Chinellato, cc by sa 3.0, Wikipédia

Les chondrites portent des matériaux reliques

L'étude d'Allende, la plus grosse météorite carbonée connue à ce jour, se poursuit toujours, afin d'en tirer de nouvelles informations sur l'origine du Système solaire. De fait, tout récemment des chercheurs de l'Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), du Muséum national d'histoire naturelle et de l'université de Paris-Diderot ont publié un article dans Nature Astronomy où ils ont encore fait parler les CAI d'Allende ainsi que ceux d'une autre chondrite CV3, Northwest Africa 8616 (NWA 8616).

Rappelons que ces CAI sont des composés réfractaires, qui se condensent donc à hautes températures, comme celles qui règnaient près du jeune Soleil dans le disque protoplanétaire où sont nées les planètes. Leur âge est estimé à environ 4,567 milliards d'années et ces composés ont été inclus dans les chondres. C'est avec ce matériau, le plus ancien du Système solaire, que se sont formés les planétésimaux puis les planètes, en donnant une grande variété de roches plus ou moins évoluées. Les CAI contiennent des abondances anormalement élevées en deux isotopes, le béryllium-10 et du vanadium-50, en comparaison de celles trouvées dans d'autres météorites qui se sont formées plus loin du jeune Soleil.

Le bombardement des inclusions refractaires par des rayons cosmiques (noyaux d'hélium, notés α, et protons chargés positivement, notés +) en provenance du jeune Soleil qui ont causé la production de 50V et 10Be dans ces grains primordiaux. © Joel Dyon, IPGP

Les colères du jeune Soleil ont déclenché des réactions nucléaires

La découverte est là : ces abondances ne peuvent pas s'expliquer par la nucléosynthèse stellaire qui a enrichi d'atomes lourds le nuage dans lequel est né le Système solaire. Elles ne peuvent provenir que du Soleil lui-même, le flot de rayons cosmiques qu'il a produit ayant engendré des réactions nucléaires dans la matière autour de lui.

Or, selon les calculs des cosmochimistes, ce flux a dû être très puissant pour produire les quantités d'isotopes retrouvées dans ces météorites. Il a fallu que les éruptions du jeune Soleil soient des centaines de milliers de fois plus fortes qu'à l'heure actuelle.

C'est la première fois que l'on peut ainsi consulter directement les archives de la formation du Système solaire et en déduire des informations et des contraintes sur le comportement du Soleil peu après sa naissance.

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