Système Solaire

La poussière d'étoile n'est pas magique, mais elle pourrait nous dire d'où vient l'eau de la Terre

2024

Alors peut-être que la poussière d'étoile n'est pas un scintillement cosmique doté de pouvoirs surnaturels, mais elle a sa propre magie lorsqu'il s'agit de nous dire des choses que nous ne saurions autrement jamais sur le système solaire primitif.

Comment la Terre a obtenu son eau est une question suspendue au-dessus de la tête des scientifiques depuis des années. Maintenant plusieurs isotopes dans un nouveau type de poussière d'étoile présolaire a été trouvé dans la météorite Allende, qui est tombée sur terre en 1969. Le cosmochimiste François L. H. Tissot de CalTech, qui a dirigé une étude récemment publiée dans Science Advances, et son équipe ont découvert une poussière isotopique formée par un processus mystérieux. L'autre pourrait changer notre vision des origines de la Terre et même de l'univers.

Strontium-87 (ce qui signifie 87 neutrons) est l'isotope qui peut nous faire reculer dans le temps jusqu'au moment où la Terre a reçu son eau. Tissot et son équipe ont découvert que les grains de poussière d'étoile dans la météorite contiennent cet isotope, qui est un sous-produit de rubidium-87 pourriture. La quantité de ces deux isotopes dans la météorite pourrait nous dire si la Terre s'est formée comme une planète sèche ou si elle a perdu plus d'eau.

Il y a beaucoup de rubidium-87 dans le système solaire car il est produit par d'autres processus nucléosynthétiques, qui sont les principaux contributeurs à la composition du système solaire, a déclaré Tissot à SYFY WIRE.

Nous sommes des formes de vie basées sur le carbone. Les molécules organiques qui composent tout, des humains aux plantes, doivent contenir du carbone. L'isotope radioactif carbone-14 peut être utilisé pour dater des momies et d'autres objets anciens sur Terre dans lesquels ces matières organiques se trouvent, car sa demi-vie, ou le temps qu'il faut pour que la moitié se désintègre, est d'environ 5 700 ans. Comparez cela à la demi-vie de 49 milliards d'années du rubidium-87. Cela explique pourquoi Rb-87 peut être utilisé pour dater les objets les plus anciens du système solaire et peut-être de l'univers.

Parce que le Rb-87 est un volatil, ou une substance qui s'évapore facilement en gaz, même à basse température, les objets du système solaire qui sont riches en autres volatils contiennent également de grandes quantités de cet isotope. C'est là que ça devient intéressant. On pense également que les objets du système solaire contenant de l'eau, l'un des volatiles souvent trouvés avec le Rb-87, se sont formés beaucoup plus loin. Aux confins du système solaire, les températures peuvent chuter suffisamment pour que le rubidium ne s'évapore pas. Météorites avec des quantités substantielles d'eau probablement formées loin de la Terre.

Un morceau de la météorite Allende (extrême gauche). Crédit : NASA/Johnson Space Flight Center

La plupart de ce que nous savons suggère que la Terre s'est accumulée sans beaucoup d'eau et de rubidium, a déclaré Tissot. S'il y avait de l'eau et du Rb qui ont été perdus, c'est ce que nous travaillons à élucider ensuite.

Les météorites primordiales pourraient être constituées des mêmes matériaux qui se sont accumulés pour former notre planète à l'aube du système solaire. Parce que le rubidium-87 se désintègre en strontium-87, il est possible de se faire une idée de l'âge d'une météorite qui aurait pu apporter de l'eau sur notre planète. Le rapport de la Terre entre le rubidium et le strontium est dix fois inférieur à celui des météorites riches en eau. Cela aurait pu signifier que la Terre s'est accumulée à partir de matériaux relativement secs pauvres en eau et en rubidium, ou à partir de matériaux riches en eau qu'elle a finalement perdus pour une raison quelconque.

Disons que la Terre a commencé à déborder d'eau et de rubidium. Il y aurait eu beaucoup plus de Sr-87 produit par la désintégration du rubidium que si la Terre avait commencé à manquer d'eau et d'autres substances volatiles. Sa composition serait similaire à celle des météorites sans beaucoup de volatiles, ainsi qu'aux inclusions riches en calcium et en aluminium (CAI) dans ces météorites. Les CAI remontent à 4,567 milliards d'années. Ils faisaient également partie des premiers objets qui ont commencé à se former dans ce qui était autrefois la nébuleuse solaire et peuvent en révéler plus sur la formation des étoiles et des planètes. Entrer strontium-84 , la raison pour laquelle Tissot pense que cette poussière d'étoile ne ressemble à rien d'autre dans le système solaire.

La signature que nous avons trouvée était si exotique en raison de sa composition isotopique, a-t-il déclaré. Il contenait jusqu'à 8 % de plus de Sr-84 que tous les autres matériaux connus du système solaire (dans lesquels la quantité de Sr-84 entre les échantillons varie au maximum de 0,02 %). Les signatures que nous avons trouvées sont donc de deux ordres de grandeur plus grandes que les effets précédemment observés.

Les niveaux inhabituellement élevés de CAI et d'un autre isotope du strontium, le strontium-84, dans la météorite d'Allende, ont à jamais confondu les scientifiques quant à savoir si la Terre s'est formée avec ou sans beaucoup d'eau. Le Sr-84 est produit par un nucléosynthétique processus est peu connu. Ce processus, connu sous le nom de p-processus , pourrait faire exploser le passé lointain s'il peut enfin être compris. Les grains de poussière d'étoile dans la météorite d'Allende contiennent peut-être du Sr-84 sous sa forme pure, ce qui pourrait au moins nous en dire plus sur le mystérieux processus p.

Les types d'étoiles dans lesquels le processus p se produit restent inconnus, et comme il y a eu peu de données pour tester les modèles, il a été presque impossible de déterminer comment cela fonctionne. La météorite d'Allende a ouvert au moins un portail dans le passé avec le Sr-84 qui résulterait du processus p.

Maintenant que nous savons qu'une phase porteuse de processus p existe, nous travaillons à l'identifier physiquement, plutôt que l'identification chimique que nous avons faite dans cette étude, pour en savoir plus sur sa minéralogie et sa composition, a déclaré Tissot. Cela aidera à comprendre quels autres éléments sont produits avec le Sr-84 pendant le processus p.

Donc, la poussière d'étoile a vraiment des pouvoirs, mais pas ceux auxquels vous vous attendiez.