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On a peut-être découvert des micrométéorites du nuage d'Oort

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Elles viennent peut-être du nuage d'Oort, à moins que ce ne soit de la ceinture de Kuiper. En tout état de cause, les micrométéorites analysées récemment par des chercheurs français avec le synchrotron Soleil doivent probablement provenir d'au-delà de l'orbite de Neptune.

Images en électrons secondaires de fragments (inserts) et spectres infrarouges de deux micrométéorites ultracarbonées DC060594 et DC060565. Les spectres sont acquis sur la ligne SMIS du synchrotron Soleil. Les spectres de ces particules montrent une signature similaire à celle d’un nitrure de carbone hydrogéné polyaromatique, avec une composante minérale mineure dans le cas de DC060594 (voir les signatures minérales de la forstérite et de l’enstatite pour comparaison, en haut à droite). Les courbes (A) à (E), issues de la littérature, représentent différents produits de synthèse de matière organique contenant de fortes teneurs en azote (10 % à 30 %). Le contenu en azote de ces micrométéorites indique qu’elles proviennent très probablement de la ceinture de Kuiper ou du nuage d’Oort, les deux réservoirs cométaires contenant les objets les plus lointains liés gravitationnellement à notre étoile. © E. Dartois et al., CNRS, Soleil, Institut d'astrophysique spatiale, 2013

Comme le Maroc, l'Antarctique est un paradis pour les chasseurs de météorites. Il l'est aussi pour ceux qui s'intéressent aux micrométéorites, qui sont peut-être moins spectaculaires par leur taille, mais tout aussi riches d'enseignements pour comprendre l'origine du Système solaire. La publication récente dans le journal Icarus d'un article issu des travaux de chercheurs de plusieurs laboratoires français le montre à nouveau.

Les physiciens et minéralogistes se sont concentrés sur des micrométéorites collectées à proximité de la station franco-italienne Concordia (Ipev/PNRA) dans les régions centrales du continent antarctique. Il s'agissait de mieux connaître la composition de ces objets qui se sont révélés faire partie d'une famille de micrométéorites particulièrement rares, que l'on désigne en anglais comme des ultracarbonaceous micrometeorites (UCAMM). Pour cela, ils ont mis à profit la ligne de lumière infrarouge SMIS du synchrotron Soleil pour faire de la spectroscopie Raman.


Le synchrotron Soleil, cet instrument gigantesque, ouvre aux scientifiques les portes de l'infiniment petit. Il produit une lumière extrêmement puissante qui permet d'explorer le cœur de la matière. © Synchrotron Soleil, Dailymotion

La cosmogonie des planètes, un problème de chimie

Complétées par des analyses en spectroscopie de masse, les observations dans l'infrarouge ont permis aux chercheurs de découvrir que ces UCAMM, riches en matière organique, avaient des concentrations en azote exceptionnellement élevées. Elles sont aussi particulièrement riches en deutérium. Pauvres en minéraux, elles se distinguent des chondrites carbonées habituelles qui font partie des météorites primitives. Leur composition les différencie aussi des poussières de la comète Wild 2, capturées et ramenées sur Terre par la mission Stardust.

Toutes ces informations sont précieuses pour les astrophysiciens et les cosmochimistes, qui tentent de comprendre ce qui s'est passé dans le disque protoplanétaire à l'origine de notre Système solaire. En effet, pour faire de la cosmogonie et élucider les énigmes de la naissance des planètes, les chercheurs savent depuis longtemps que les méthodes de la mécanique céleste, comme celles mises à notre disposition par les travaux de Poincaré, ne sont pas suffisantes. En effet, on est aussi confronté à des problèmes de cosmochimie, de mécanique des fluides et de transferts de rayonnement.

Des messagères de la ceinture de Kuiper et au-delà ?

En l'occurrence, si l'on cherche à replacer la composition chimique des UCAMM analysées dans le cadre des modèles proposés pour comprendre la formation et l'évolution du Système solaire primitif, on est conduit à placer le lieu de leur origine au-delà des orbites d'Uranus et Neptune. Elles auraient donc un lien avec les objets de la ceinture de Kuiper ou même du nuage d’Oort, dont sont issues dans ce dernier cas des comètes à longue période.

Un schéma montrant la structure du Système solaire. Les nombres indiqués sont en unité astronomique (UA) et ils représentent des distances au Soleil (celle de la Terre, Earth en anglais, vaut 1 UA). On voit une comète à courte période dans la région de Jupiter et Saturne. À plus de 1.000 UA, on entre dans le nuage d’Oort et ses comètes à longue période. © Institut d’astrophysique spatiale, 2013

Rappelons que la ceinture d'Edgeworth-Kuiper est une zone du Système solaire s'étendant entre 30 et 55 unités astronomiques. Elle est constituée de petits corps, fossiles laissés par la formation du Système solaire, majoritairement constitués de composés volatils gelés comme le méthane, l'ammoniac ou l'eau. Elle compte aussi des planètes naines comme PlutonMakémaké et Hauméa.

D'après les chercheurs, c'est probablement sur la surface de corps de ce genre, du nuage d'Oort ou de la ceinture de Kuiper, que la matière organique réfractaire des UCAMM s'est formée, apparentée à un nitrure de carbone hydrogéné polyaromatique. On explique en effet assez bien son enrichissement en azote et deutérium en faisant intervenir de très basses températures, un faible rayonnement en provenance du Soleil, mais un taux important de rayons cosmiques galactiques. Il s'agit précisément des conditions que l'on doit trouver dans ces régions externes du Système solaire. Voici en tout cas des contraintes de plus pour les modèles cosmogoniques.

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