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Des grains fossiles issus de la mère du Soleil peut-être découverts

ActualitéClassé sous :géologie , Astronomie , LaPaZ 031117

Les grains présolaires trouvés dans certaines météorites ne se sont pas condensés dans la nébuleuse protosolaire. On vient d'en découvrir deux, formés de silice, qui sont très probablement apparus dans les éjectas d'une supernova. Peut-être s'agissait-il de Coatlicue, l'étoile mère du Soleil.

Une coupe, observée au microscope, de la météorite LaPaz Icefield 031117. Elle contient des grains présolaires, dont certains se sont formés lors de l'explosion d'une étoile. © Nasa

On fait généralement intervenir un Little Bang pour expliquer la naissance du Système solaire, ainsi que diverses traces isotopiques découvertes dans des météorites telles que les chondrites carbonées. Il aurait fallu le souffle de l'explosion d'une supernova pour provoquer l'effondrement du nuage moléculaire et poussiéreux dans lequel est finalement apparue la nébuleuse protosolaire. Ce scénario s'est précisé et compliqué au cours des années, et il fait maintenant intervenir une étoile défunte, que l'on appelle la mère du SoleilCoatlicue.

Les cosmochimistes et les astrophysiciens cherchent à préciser les conditions qui régnaient dans le cœur préstellaire, d'où aurait émergé la nébuleuse protosolaire. Malheureusement, les processus ayant cours dans cette nébuleuse ont rapidement homogénéisé la composition isotopique du gaz à partir duquel sont nés le Soleil et des grains de poussières, puis les planètes. La mémoire de la composition chimique moyenne de la matière du Système solaire, dans ses conditions de naissance, est donc en partie effacée.

Supernovae et étoiles, deux usines à poussières dans la Voie lactée

Heureusement, on a fini par découvrir des grains présolaires dans les météorites les plus anciennes du Système solaire, les chondrites carbonées. Ces grains ont deux origines principales.

L'origine des grains présolaires présents dans le nuage moléculaire à l'origine du disque protoplanétaire d’où est né le Système solaire. Ces grains fossiles peuvent être retrouvés dans les astéroïdes, les comètes et les météorites. © Larry Nittler

Dans notre galaxie, les principales sources de production de poussières sont les supernovae, ainsi que les étoiles ayant quitté la séquence principale (qui décrit l'histoire de la vie des étoiles) pour être conduites par leur courbe d'évolution sur ce qu'on appelle la branche asymptotique des géantes (BAG, ou, en anglais AGB pour Asymptotic Giant Branch). Notre Soleil s'engagera aussi sur cette voie au moment où il deviendra une géante rouge, dans cinq milliards d'années environ.

Comme lui, ces étoiles, de masses comprises entre une et huit fois celle du Soleil, expulseront leurs couches supérieures à l'occasion de vents violents. Les conditions physico-chimiques dans ces vents sont idéales pour permettre la synthèse des poussières à partir des éléments lourds présents dans l'étoile. Toutefois, la composition précise des grains, leur taille et le type de réseaux cristallins, dépendent fortement des caractéristiques de ces vents.

Les premiers grains en silice issus d'une supernova

Ces grains constitués de silice (SiO2) peuvent-ils apparaître dans les atmosphères des étoiles ? La question a longtemps fait débat au sein des cosmochimistes. Il y a quelques années, on a fini par découvrir cinq grains présolaires de ce type dans des météorites. Leurs compositions isotopiques montraient clairement qu'il s'agissait d'objets provenant de plusieurs étoiles sur la BAG.

Sur ces images prises au microscope électronique, les cercles indiquent des grains présolaires en silice. Ces deux grains ont été identifiés dans les météorites LaPaz Icefield 031117 (à gauche) et Grove Moutains 021710 (à droite). © Haenecour P. et al.

Or, voilà que des chercheurs, du McDonnell Center for the Space Sciences de l'université de Washington à Saint-Louis, viennent d'annoncer qu'ils ont trouvé deux autres grains présolaires en silice. Bien que présents dans deux chondrites différentes découvertes en Antarctique, à savoir LaPaz Icefield 031117 et Grove Mountains 021710 (GRV 021710), ces grains ont des compositions isotopiques très similaires. On peut raisonnablement penser qu'ils proviennent d'une même étoile. C'est là qu'un détail se révèle particulièrement intéressant : les compositions des grains présentent un excès de l'isotope 18O, et attestent donc d'une genèse avec une supernova. C'est une première, et l'on ne peut évidemment pas s'empêcher de penser à l'hypothétique Coatlicue.

Si l'hypothèse des chercheurs est exacte, il est remarquable de pouvoir ainsi trouver des « fossiles » appartenant à l'étoile qui a provoqué la naissance du Soleil. En tout état de cause, ces grains présolaires nous donnent des informations précieuses. Ces témoins nous racontent l'histoire des réactions thermonucléaires et de la convection à l'intérieur des présupernovae, qui ont engendré les noyaux lourds de notre corps comme ceux de carbone, d'oxygène et d'azote.

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