Où dérivent les éléments constitutifs des planètes rocheuses

Dans les disques entourant les jeunes étoiles, le gaz, la poussière et les débris s’accumulent pour former des corps toujours plus grands : c’est ainsi que se forment les planètes. Aujourd’hui, une équipe de recherche a utilisé le télescope James Webb pour examiner quatre de ces disques protoplanétaires et a découvert des différences dans la manière dont la vapeur d’eau y est distribuée. Comme l’écrivent les chercheurs dans la revue spécialisée « Astrophysical Journal Letters », leurs résultats expliquent d’où viennent les éléments constitutifs des planètes semblables à la Terre – et confirment ainsi la théorie précédente.

Selon cette théorie, des morceaux de roche se forment dans les régions extérieures et plus froides d’un système planétaire, là où les comètes proviennent de notre système solaire. Comme nos comètes, ces morceaux sont entourés de glace d’eau. Lorsqu’ils se déplacent à travers le disque de gaz et de poussière, des frictions se produisent – ils perdent de l’énergie. C’est pourquoi les morceaux ralentissent et ne peuvent plus rester sur une piste aussi large.

Ils dérivent de plus en plus vers les zones les plus chaudes du système solaire. Finalement, ils atteignent la ligne des glaces. Il divise le disque protoplanétaire en deux zones : au-delà de la frontière, les futures planètes peuvent également attirer des grains de glace – des géantes de gaz et de glace se forment. À partir de la ligne de glace, il fait si chaud que la glace environnante s’évapore. Les rochers libres de glace s’accumulent donc du côté de la ligne faisant face à l’étoile. Ceux-ci se transforment en planète par collisions et par gravité.

Vapeur d’eau froide sur la ligne de glace

Afin de prouver ce modèle par des observations, l’équipe de recherche dirigée par Andrea Banzatti de la Texas State University aux États-Unis a évalué les mesures effectuées par le télescope spatial James Webb sur quatre jeunes étoiles. Tous sont entourés de disques protoplanétaires, dont deux petits mais très denses, les deux autres sont plus grands et constitués de plusieurs anneaux distincts. À l’aide de spectres lumineux, les chercheurs ont examiné de quels composants sont constitués les systèmes.

Et en effet : dans les données des quatre jeunes étoiles et de leur environnement, les chercheurs ont découvert de la vapeur d’eau directement au niveau de la ligne de glace. Cependant, dans les tranches plus petites, cette vapeur d’eau était plus froide et plus abondante – comme l’a montré une comparaison directe, la raison en était la vapeur froide des morceaux. Cela confirme le modèle précédent, selon lequel les rochers glacés des petits disques denses migrent en plus grand nombre vers l’intérieur. Cependant, dans les disques plus grands, les espaces entre les anneaux les empêchent d’atteindre la ligne de glace.

À l’avenir, Banzatti et son équipe souhaitent évaluer les spectres d’autres tranches. Ils espèrent que la vapeur d’eau froide pourra les aider à mieux étudier la formation des planètes : la quantité de vapeur à la ligne de glace pourrait révéler la quantité de roche disponible à l’intérieur.