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Une vue d'artiste de la sonde Genesis collectant des particules de vent solaire. Crédit : Nasa
La formation du Système solaire n'est pas qu'une question de mécanique céleste et d'hydrodynamique, mais aussi de cosmochimie. La spectroscopie et l'analyse des météorites donnent des moyens de connaître la composition chimique du Soleil, des planètes, des astéroïdes et des comètes. En comparant les abondances des éléments et de leurs isotopesisotopes de ces corps célestes, il est possible de remonter aux processus physico-chimique qui les ont produits et fait évoluer.
Mais pour affiner notre connaissance des origines et départager différents mécanismes ou scénarios possibles, il faut déterminer ces abondances de manière toujours plus précise. C'est pourquoi la sonde Genesis avait été lancée et avait collecté pendant 27 mois des particules de vent solairevent solaire à l'aide de plaques de matériaux ultra-purs (saphir recouvert d'or, diamantdiamant synthétique, siliciumsilicium pur, aluminiumaluminium).
Son retour sur Terre a été mouvementé car le parachuteparachute ne s'étant pas déployé comme prévu, le choc avec le sol avait exposé les précieux échantillons de vent solaire à l'atmosphèreatmosphère terrestre, causant des contaminationscontaminations susceptibles de fausser gravement les mesures des abondances d'éléments dont on attendait beaucoup, en particulier les isotopes de l'oxygèneoxygène et de l'azoteazote.
Une représentation de la taille de la Terre par rapport au Soleil. Crédit : Soho-EIT Consortium, Esa
Heureusement, des chercheurs français du CRPG (INSU-CNRS), en collaboration avec leurs collègues suisses et américains, ont réussi à contourner l'obstacle après des années de dur travail. Il leur a fallu mettre au point une procédure analytique particulière pour « nettoyer » les échantillons et permettre l'analyse de quantités extrêmement faibles d'azote solaire. Mais les chercheurs du CRPG n'en étaient pas à leur coup d'essai. Ils ont fait partie des équipes qui ont analysé les roches lunaires rapportées par les missions Apollo. De plus, la technique qu'ils ont mise au point avait déjà servi à déterminer la composition isotopique des gazgaz rares présents dans la matièrematière cométaire rapportée sur Terre par une autre mission, Stardust.
On a ainsi confirmé qu'il existait des variations isotopiques importantes de l'oxygène et de l'azote entre la Terre, Mars, les météorites, les comètes et les planètes géantesplanètes géantes mais que le rapport 15N/14N du Soleil est semblable à celui de l'atmosphère de JupiterJupiter, analysé il y a dix ans par une sonde américaine. Les réactions thermonucléaires à l'intérieur du Soleil n'ont donc pas fait évoluer les rapports de ces isotopes. On a en effet toutes les raisons de penser que l'atmosphère des géantes a conservé inchangés certains des rapports isotopiques présents dans la nébuleusenébuleuse protosolaire.
Si les variations d'abondances des isotopes des éléments non volatils entre la Terre, les comètes, les météorites et le Soleil sont de seulement quelques parties pour mille, elles sont en revanche très importantes pour le rapport 15N/14N. On constate en effet des enrichissements en 15N de l'ordre de 60% pour la Terre et les météorites et de 300% pour les comètes par rapport au 15N solaire.
Le jeune Soleil émettait un flux de radiations particulièrement intense et il est probable que ces anomaliesanomalies isotopiques sont dues à ce flux lorsqu'il bombardait les grains de la nébuleuse protosolaire, lesquels grains furent ensuite incorporés dans les planétésimaux et les comètes. Des réactions à très basses températures dans le Système solaire externe ont pu aussi enrichir les poussières en 15N, avancent les cosmochimistes.
Les résultats de ces études ont été publiés dans Geochimica et Cosmochimica Acta.
