Une nouvelle modélisation informatique réalisée par des chercheurs de l’Université de Copenhague révèle que la Terre et Mars se sont formées selon des processus distincts il y a 4,5 milliards d’années, remettant en question l’idée d’une genèse similaire pour ces deux planètes rocheuses.
La genèse des planètes du système solaire demeure l’un des plus grands mystères de la science planétaire. Alors que notre système a pris vie dans un vaste nuage de gaz et de poussière en rotation, la manière exacte dont les corps rocheux ont assemblé leurs masses initiales suscite de vives discussions. Des scientifiques de l’Université de Copenhague apportent un éclairage inédit à ce débat grâce à l’analyse de la composition chimique des manteaux planétaires.
L’analyse des éléments volatils dans la composition de la Terre et de Mars
Pour percer les secrets de la formation planétaire, les chercheurs se tournent vers les traces qui subsistent dans les couches externes des planètes, à savoir la croûte et le manteau. L’étude s’est concentrée sur les éléments volatils, tels que le sodium, le zinc et le potassium, qui s’évaporent relativement facilement sous l’effet de températures élevées. La présence ou l’absence de ces substances sert de véritable empreinte chimique des étapes traversées par les astres à leurs débuts.
À l’aide de modèles informatiques statistiques avancés, l’équipe a pu simuler les scénarios les plus probables. C’est un travail de détective d’envergure pour comprendre ce qui s’est passé à l’époque, alors que la majeure partie des preuves a disparu depuis longtemps
, explique le professeur Anders Johansen, qui étudie la formation des planètes au Globe Institute de l’Université de Copenhague, coresponsable de l’étude aux côtés du professeur assistant Haiyang Wang.
Même après 4,5 milliards d’années, les compositions des manteaux de la Terre et de Mars restent les mêmes. On peut les considérer comme l’empreinte du processus de formation.
Anders Johansen, professeur au Globe Institute de l’Université de Copenhague
Des trajectoires de formation divergentes selon les modèles hybrides
Jusqu’à présent, la communauté scientifique hésitait entre deux grands mécanismes de construction planétaire, ou une combinaison des deux : la collision de massifs rochers appelés planétésimaux, ou l’accumulation de particules plus modestes par accrétion de cailloux. Les nouveaux travaux soutiennent l’hypothèse d’un modèle hybride, mais affinent la répartition des rôles pour chaque planète.
Les calculs démontrent que les deux corps célestes n’ont pas emprunté la même voie. Le résultat le plus surprenant est que la Terre et Mars semblent s’être formées de manières différentes. On aurait pu s’attendre à ce que deux planètes formées côte à côte dans le même système solaire partagent une histoire de formation plus similaire
, souligne Anders Johansen.
Au moins 75 pour cent de la masse de la Terre semble provenir de deux jeunes planètes, connues sous le nom de protoplanètes, qui ont grossi en accumulant des cailloux, tandis que les planétésimaux ont contribué à hauteur de 25 pour cent maximum. En revanche, environ les trois quarts de la masse de Mars proviennent de planétésimaux, le quart restant trouvant son origine dans l’accrétion de cailloux.
Haiyang Wang, professeur assistant et co-auteur de l’étude
Les hypothèses et limites méthodologiques de l’étude
Les auteurs de l’étude publiée dans la revue Nature Astronomy rappellent que ces conclusions reposent sur des modélisations statistiques et des hypothèses de travail. Les scientifiques ont notamment supposé que les planétésimaux originels de la Terre et de Mars affichaient une composition chimique comparable à celle de l’astéroïde Vesta, et que les éléments volatils se perdaient plus efficacement lors de l’accrétion de cailloux que lors d’impacts géants.
Bien que la composition exacte des briques élémentaires originelles du système solaire demeure imparfaitement connue, les simulations informatiques montrent que la conclusion générale résiste aux variations de paramètres. Les pourcentages précis peuvent fluctuer, mais la divergence fondamentale entre les deux histoires planétaires demeure constante à travers les analyses.
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