Même si la Terre a longtemps été étudiée en détail, les scientifiques doivent encore répondre à certaines questions fondamentales.
Le problème de l'ancienne théorie
La théorie dominante en astrophysiqueet la cosmochimie est que la Terre a été formée à partir d'astéroïdes chondrites. Il s’agit de blocs simples et relativement petits de pierre et de métal apparus au début de la formation du système solaire. Le problème de cette théorie est qu’aucun mélange de ces chondrites ne peut expliquer la composition exacte de la Terre. Il ne contient pas autant d’éléments légers et volatils comme l’hydrogène et l’hélium qu’il le devrait.
Au fil des années, les scientifiques ont proposé différenteshypothèses qui peuvent expliquer cet écart. Par exemple, on pensait que les collisions d’objets qui formèrent plus tard la Terre libéraient d’énormes quantités de chaleur. Cela a finalement fait évaporer les éléments légers, laissant la planète dans sa composition actuelle.
Cependant, les auteurs de la nouvelle étude sont convaincus que cesles théories deviennent invraisemblables une fois que la composition isotopique des divers éléments de la Terre est mesurée. Ainsi, tous les isotopes d’un élément chimique ont le même nombre de protons, bien qu’ils aient un nombre de neutrons différent. Les isotopes contenant moins de neutrons sont plus légers et devraient donc se volatiliser plus facilement. Si la théorie de l’évaporation lors du chauffage était correcte, il y aurait alors moins de ces isotopes légers sur Terre que dans les chondrites originales. Mais les mesures isotopiques montrent une image différente.
Nouvelle idée
Modèles dynamiques, à l'aide desquelsles scientifiques modélisent la formation des planètes et montrent que les planètes du système solaire se sont formées progressivement. Au fil du temps, les petits grains se sont transformés en planétésimaux d'un kilomètre de long, accumulant de plus en plus de matière sous l'influence de l'attraction gravitationnelle.
Comme les chondrites, les planétésimaux sont petitscorps cosmiques en pierre et en métal. Mais contrairement aux chondrites, elles étaient suffisamment chauffées pour se différencier en un noyau métallique et un manteau rocheux. De plus, les planétésimaux qui se sont formés dans différentes régions autour du jeune Soleil ou à différents moments ont des compositions chimiques différentes.
La question était de savoir si une combinaison aléatoire de différents planétésimaux pourrait réellement former la Terre dans la composition connue aujourd’hui.
Tester la théorie
Pour le savoir, l'équipe a réalisé des tests informatiquesla modélisation. Au cours de ce processus, des milliers de planétésimaux sont entrés en collision les uns avec les autres au début du système solaire. Les modèles ont été conçus de telle manière qu'au fil du temps, des corps célestes correspondant aux quatre planètes rocheuses - Mercure, Vénus, Terre et Mars - émergeraient des roches spatiales.
L’étude a révélé qu’un mélange de nombreux planétésimaux différents pourrait en réalité conduire à la composition de la Terre que connaissent les scientifiques.
Comment cela va-t-il aider ?
Les planétologues disposent désormais d'un mécanisme quiexplique mieux la formation non seulement de la Terre, mais aussi d'autres planètes rocheuses. Il pourrait par exemple être utilisé pour prédire en quoi la composition de Mercure diffère de celle d'autres planètes rocheuses. Même en dehors du système solaire.