L’histoire de l’origine de notre système solaire est assez bien connue. Ça se passe comme ça : le Soleil a commencé comme une protoétoile jen sa « nébuleuse solaire » il y a plus de 4,5 milliards d’années. Au cours de plusieurs millions d’années, les planètes ont émergé de cette nébuleuse et elle s’est dissipée. Bien sûr, le diable est dans les détails. Par exemple, combien de temps exactement a duré le disque protoplanétaire qui a donné naissance aux planètes ? UN article récent soumis au Journal de recherche géophysique se penche sur la crèche de naissance planétaire. En particulier, il montre comment le magnétisme des météorites aide à raconter l’histoire.
À propos de cette nébuleuse solaire
Il y a environ 5 milliards d’années, notre voisinage de la galaxie était une nébuleuse composée d’hydrogène gazeux et d’un peu de poussière. Cela a fourni les graines de ce qui est devenu notre système solaire. D’une manière ou d’une autre, une partie de ce nuage moléculaire a commencé à s’agglutiner sur elle-même. Peut-être qu’une étoile qui passait a envoyé des ondes de choc et des ondulations à travers la poussière et l’a fait se comprimer. Ou, peut-être qu’une supernova à proximité a fait l’acte. Quoi qu’il arrive, cela a déclenché le processus de naissance de la protoétoile qui est finalement devenue le Soleil.
Au cours de son processus de naissance, l’enfant Soleil dans sa crèche de naissance a traversé ce qu’on appelle la phase T Tauri. Il a soufflé des vents extrêmement chauds remplis de protons et d’atomes d’hélium neutres vers l’espace. Au même moment, une partie du matériel tombait encore sur l’étoile.
Pendant que tout cela se passait, le nuage était en mouvement et s’aplatissait comme une crêpe. Considérez-le comme un disque d’accrétion alimentant le centre où l’étoile se formait. Non seulement il était rempli de graines de planètes, mais il était également enfilé d’un champ magnétique. Ce disque actif est l’endroit où les planètes se sont formées. Ils ont commencé comme des amas de poussière, qui se sont collés les uns aux autres pour devenir des rochers de la taille d’un caillou. Ces roches se sont écrasées ensemble pour former des conglomérats de plus en plus grands appelés planétésimaux. Celles-ci, à leur tour, entrent en collision et forment des planètes. C’est le résumé de la formation du système solaire. Mais, pour obtenir plus de détails, les scientifiques doivent creuser un peu plus.
Étudier les roches de la nébuleuse solaire
Une fois les planètes nées, qu’est-il arrivé au reste de la nébuleuse ? En 2017, le scientifique planétaire Huapei Wang et ses collaborateurs ont rendu compte de leurs études sur les météorites datant de cette époque. Ils ont découvert que la nébuleuse solaire s’était éclaircie environ quatre millions d’années après la formation du système solaire.
Une équipe de scientifiques, dirigée par Cauê S. Borlina de l’Université Johns Hopkins et du MIT, s’est demandé si le système s’était complètement vidé d’un coup. Ou, est-ce que cela s’est produit sur deux échelles de temps distinctes ? Pour répondre à cela, l’équipe s’est tournée vers une caractéristique appelée “paléomagnétisme de la nébuleuse solaire”. C’est une façon élégante de dire qu’il y avait un champ magnétique dans la nébuleuse. Les météoroïdes formés dans la nébuleuse à cette époque (appelés chondrites carbonées) contiennent des empreintes de ce champ. Borlina et l’équipe ont émis l’hypothèse qu’il y avait un calendrier pour le système solaire intérieur et un pour les régions extérieures. Mais, comment savoir avec certitude quel était cet échéancier ? Ces empreintes de champ magnétique contenaient des indices.
Les roches qui se sont formées dans la nébuleuse devraient montrer une empreinte magnétique reflétant les champs magnétiques de l’époque. Ceux qui se sont formés après que la nébuleuse s’est dégagée ne montreraient pas beaucoup (ou aucune) d’empreintes digitales magnétiques. Ils enregistreraient le magnétisme (ou son absence) de cette époque et de ce lieu.
Magnétisme dans les roches primordiales
L’équipe de Borlina a étudié les météorites trouvées en Antarctique à la fin de 1977/78 et en 2008. Ces roches sont constituées d’un matériau primordial appelé « chondrite carbonée » qui s’est formé au début de l’histoire du système solaire. L’équipe s’est concentrée sur la magnétite (un minéral d’oxyde de fer) trouvée dans chaque échantillon. La magnétite « enregistre » ce qu’on appelle « l’aimantation rémanente » imposée par la présence du champ local. Ensuite, ils ont comparé à d’autres études paléomagnétiques de certaines roches appelées « angrites » qui n’étaient pas magnétisées. Vraisemblablement, ceux-ci se sont formés après la dissipation de la nébuleuse solaire (et de ses champs magnétiques intrinsèques).
L’analyse plus poussée a donné un délai pour nettoyer le système solaire interne et externe. Pour la région intérieure – 1-3 UA, depuis approximativement l’orbite de la Terre jusqu’à la limite extérieure de la ceinture d’astéroïdes – l’équipe a découvert que la dissipation de la nébuleuse s’était produite environ 3,7 millions d’années après la formation du système solaire. Le système solaire externe a mis encore 1,5 million d’années à se dégager.
Cela correspond à l’estimation précédente d’environ 4 millions d’années pour le balayage complet. La prochaine étape consistera à obtenir des âges plus précis des météorites en général. Cela devrait aider les scientifiques à imposer des contraintes plus précises sur le calendrier de dissipation réel. En particulier, l’équipe souhaite mener des travaux plus expérimentaux sur des échantillons de magnétite dans différentes familles de ces chondrites. Cela leur permettra de déterminer exactement quand les roches ont acquis les empreintes des champs magnétiques.
Implications pour les autres systèmes solaires
L’idée d’utiliser des roches pour “dater” la nébuleuse solaire et sa dissipation a des implications pour les disques protoplanétaires autour d’autres étoiles. Cela suggère que la plupart de ces disques subissent une évolution à deux échelles de temps. Ajoutez à cela des travaux antérieurs montrant que les disques protoplanétaires ont des sous-structures, et nous avons maintenant une meilleure idée des conditions chaotiques peu de temps après la naissance de notre Soleil et de nos planètes.
Pour plus d’informations
Durée de vie de la nébuleuse du système solaire externe à partir de chondrites carbonées
Preuve paléomagnétique d’une sous-structure de disque dans le système solaire primitif
Durée de vie de la nébuleuse solaire contrainte par le paléomagnétisme météoritique
