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La comète Wild 2 précise la date de formation de Jupiter

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L'analyse des échantillons de grains cométaires ramenés sur Terre par la sonde Stardust se poursuit. Les isotopes contenus dans la comète Wild 2 viennent ainsi de parler en nous révélant que Jupiter n'a pas pu se former moins de 3 millions d'années après la naissance des premiers grains dans le disque protoplanétaire interne.

La planète Jupiter photographiée par la sonde Cassini. L'ombre portée sur la géante par l'une de ses lunes est visible en bas à gauche. © Nasa

On sait que notre Système solaire s'est formé suite à un Little Bang, c'est-à-dire l'explosion d'une supernova ayant entraîné l'effondrement de la nébuleuse protosolaire, un nuage moléculaire, poussiéreux, dense et froid. Cette explosion s'est accompagnée de la nucléosynthèse d'un isotope instable de l'aluminium, 26Al, d'une demi-vie de 730.000 ans et se désintégrant en un autre isotope du magnésium, 26Mg. La dernière datation obtenue à l'aide des isotopes contenus dans de célèbres inclusions riches en aluminium et en calcium (baptisées CAI pour Calcium Aluminum-rich Inclusions) dans des météorites nous indique que l'événement s'est produit il y 4,568 millions d'années environ.

Les météorites ne sont pas les seules mémoires de l'histoire primitive du Système solaire. Les comètes le sont aussi, c'est pourquoi la sonde Stardust était partie récolter des grains de Wild 2 qu'elle a ramenés sur Terre en 2006. L'un de ces grains, baptisé Iris, a été étudié attentivement. En particulier, certaines des abondances isotopiques des éléments oxygène et magnésium ont été mesurées par spectrométrie de masse à ionisation secondaire.

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

Les résultats des analyses d'Iris ont été exposés dans un article disponible sur arxiv. Il est apparu que le grain provenant de Stardust était similaire aux chondres trouvés dans des météorites comme celle d'Allende. Il s'est formé par condensation à partir d'un matériau porté à plus de 1.100 °C et qui s'est refroidi probablement en quelques heures.

Tout indique donc qu'il provient d'une région du disque protoplanétaire proche du Soleil, là où se sont formées les planètes rocheuses. Sa présence dans une comète s'étant formée à grande distance du Soleil, au voisinage de l'actuelle ceinture de Kuiper (35-50 AU du Soleil) indique donc qu'Iris est constitué de matériaux ayant migré des zones internes aux zones externes du disque protoplanétaire.

Wild 2, l'aluminium 26 et la formation de Jupiter

Ces processus de migration ne sont pas nouveaux mais les conséquences que l'on peut tirer des abondances des isotopes de magnésium mesurées dans Iris sont, elles, nouvelles. En effet, initialement, le disque protoplanétaire devait avoir un contenu homogène en 26Al.

Or Iris ne montre aucune anomalie isotopique qui aurait résulté de la désintégration de l'aluminium 26 incorporée dans ce grain lors de sa formation. Il faut donc en conclure que celui-ci s'est formé au moins 3 millions d'années après les premières condensations de matière solide dans la partie interne du disque protoplanétaire, c'est-à-dire quand les noyaux de 26Al avaient totalement disparu ou presque.

Selon les chercheurs, la principale information que l'on peut déduire de cette absence de 26Al c'est qu'au moins 3 millions d'années après ces premières condensations, Jupiter n'existait par encore. Sa présence aurait eu pour conséquence d'accréter tellement de matière du disque protoplanétaire qu'une zone vide se serait formée, divisant en deux ce disque. Les processus de transfert de matière des zones internes aux zones externes auraient donc été stoppés. Iris témoigne que ce n'était apparemment pas le cas, nous renseignant du même coup sur la chronologie de la formation de Jupiter.

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