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La comète Wild 2 est-elle une messagère d'un autre système solaire ?

ActualitéClassé sous :Astronomie , Lawrence Grossman , Steven Simon

L'analyse des poussières récoltées par la sonde Stardust dans la queue de la comète Wild 2 continue de livrer les secrets sur l'histoire de notre système solaire. Dernière surprise en date : la présence de minéraux riches en calcium et en aluminium, inattendue, contraint probablement à revoir l'origine des comètes. Plus fascinant encore, Wild 2 contiendrait peut-être de la matière venant d'un autre système planétaire...

La comète Wild 2 lors de son survol par la sonde Stardust. Crédit : Nasa/JPL-Caltech

Lancée en 1999 par la Nasa, la sonde Stardust a collecté des échantillons de poussières interstellaires et, en janvier 2004, a traversé la queue de la comète Wild 2. Capturées par une raquette recouverte d'aérogel, ces poussière se sont enfoncées dans cette matière très tendre. En 2006, alors que la sonde passait près de la Terre, elle larguait un module contenant ces échantillons, récupéré au sol dans le désert de l'Utah. Depuis, l'analyse de ces poussières ne cesse d'apporter de nouvelles données sur la formation de notre système solaire il y a environ 4,5 milliards d'années.

On sait que des processus chimiques et hydrodynamiques complexes devaient avoir lieu dans le disque de poussières et de gaz entourant le Soleil en formation. Le flot de rayonnement et des champs magnétiques devaient agiter le disque et les restes de la nébuleuse protosolaire terminant sa contraction.

On observe aujourd'hui une partie de ces phénomènes dans et autour des disques entourant les étoiles en formation, grâce notamment aux télescopes Hubble et Spitzer. Mais pour reconstituer précisément les phénomènes ayant conduit à la naissance du Soleil et des planètes, ces informations doivent être recoupées avec celles provenant des objets dont on pense qu'ils gardent la plus ancienne mémoire du système solaire : les chondrites carbonées et surtout les comètes.

Figure 1. La trace laissée par la capture d'une poussière cométaire de Wild 2 dans l'aérogel de Stardust. Les échantillons Inti C et B sont visibles. Crédit : University of Washington

Déjà en 2006 un groupe de 75 chercheurs incluant Lawrence Grossman et Steven Simon, respectivement Professor in Geophysical Sciences et Senior Research Associate in Geophysical Sciences à l'Université de Chicago avaient publié dans Science l'un des nombreux articles portant sur l'analyse des poussières de la comète Wild 2 récoltées par Stardust. Les deux chercheurs viennent de publier dans le numéro de novembre de Meteoritics and Planetary Scienceune nouvelle série de résultats remarquables concernant la composition minéralogique des ces poussières. L'image que l'on se fait de l'origine des comètes pourraient en être changée et l'on aurait peut-être aussi la preuve de l'occurrence d'un mécanisme controversé au début de l'histoire de notre étoile, lié au modèle des vents-X de reconnexion.

Figure 2.a. La particule Inti observée au microscope électronique (grossie 5.000 fois). Crédit : University of Chicago
Figure 2.b. Inti et ses minéraux observés au microscope électronique en transmission. Crédit : University of Washington
Figure 2.c. Inti B et ses minéraux observés au microscope électronique en transmission. Crédit : University of Washington

Ces chercheurs ont découvert que certains échantillons de poussières cométaires contenaient des minéraux riches en calcium et aluminium. Or les modèles cosmochimiques de formation du système solaire prédisent l'apparition de ces minéraux à l'intérieur de la nébuleuse protosolaire en refroidissement, dans la partie du disque proche du Soleil. Leur condensation s'est produite lorsque la température était d'environ 2.200 K dans la région occupée aujourd'hui par les planètes telluriques. Voilà qui cadre mal avec la thèse classique selon laquelle les comètes sont des boules de neige sale, mélanges de glace et de poussières formées à grande distance du Soleil primitif, au-delà de l'orbite de Neptune.

Les échantillons ayant livré ces informations faisaient partie d'une poussière cométaire de 30 microns de diamètre environ (figure 1), s'étant fragmentée en trois particules à l'instant de l'impact dans l'aérogel (la vitesse relative était de 6,1 km/s). Elles ont été nommées Inti, Inti B et Inti C en référence au dieu du Soleil des Incas, Inti (figure 2).

Figure 3. De 1995 à 2000, le télescope Hubble a pris différentes photos des jets bipolaires d'une jeune étoile âgée d'un demi-million d'années. La barre en haut à gauche donne l'échelle en unités astronomiques (UA). Crédits : Nasa, Alan Watson (Universidad Nacional Autonoma de Mexico), Karl Stapelfeldt (Jet Propulsion Laboratory), John Krist, Chris Burrows (European Space Agency/Space Telescope Science Institute)

Plusieurs mécanismes possibles peuvent expliquer ces observations.

On peut bien sûr évoquer de la turbulence dans le mélange de gaz et de poussières du disque protosolaire. De fait, l'influence de ce phénomène hydrodynamique mal compris intervient dans certains des scénarios de formation des planètes. Un brassage important aurait alors transféré des minéraux synthétisés à l'intérieur du système solaire en formation vers les zones extérieures où ils auraient par la suite été inclus dans les poussières contenues dans certaines comètes.

Un autre mécanisme possible est celui des jets bipolaires que l'on observe autour des étoiles en formation, comme on peut le voir sur les images fournies par le télescope Hubble (figure 3). Là aussi, un mécanisme efficace de transport de certains matériaux formés près du Soleil lors de la condensation de la nébuleuse protosolaire intervient et l'on est sûr de son existence, au moins pour de nombreuses étoiles en formation avec un disque d'accrétion.

Figure 4. Les vents-X de reconnexion sont des vents de matière générés dans le disque protosolaire proche du Soleil et en forme de X, ce sont eux qui entraineraient les inclusions réfractaires présentes aujourd'hui dans les chondrites carbonées et riches en calcium et aluminium vers l'extérieur du disque protosolaire selon Frank Shu.

Frank Shu, un célèbre astrophysicien, a d'ailleurs développé une théorie détaillée mais controversée de ce qu'on appelle des vents-X de reconnexion produits par des lignes de champs magnétiques formant un X et associées à ces jets (figure 4). Il en résulterait des courants de matières de l'intérieur vers l'extérieur du système solaire. On pourrait donc voir la présence de ces minéraux riches en calcium et aluminium dans les échantillons comme une preuve de l'occurrence de ce mécanisme dans le disque protosolaire.

Une autre hypothèse, plus fascinante mais moins probable, est que ces matériaux très similaires à ceux que l'on trouve dans les chondrites carbonées, les plus vieux objets du système solaire, se seraient en fait formés autour d'une autre étoile dans un passé très reculé. Ces résidus auraient ensuite migré dans les espaces interstellaires avant d'être incorporés dans les parties externes de la nébuleuse protosolaire, là où des comètes comme Wild 2 se sont formées.

Quoi qu'il en soit, comme l'évoque lui-même Grossman, il se pourrait bien qu'il faille repenser d'une façon ou d'une autre la théorie de la formation des comètes...

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