Un modèle de formation des planètes, nourri par les données de l’astrophysique nucléaire et de la cosmochimie, suggère que si les planètes rocheuses de notre Système solaire sont si pauvres en eau, c’est que les planétésimaux qui les ont formées ont été déshydratés par chauffage car ils contenaient un isotope radioactif produit par une supernova. Sans elle, la Terre aurait contenu tellement d’eau qu’elle serait devenue une planète océan.

Au début des années 1970, des cosmochimistes, comme Robert Clayton (à ne pas confondre avec l’astrophysicien Donald Clayton) et Jerry Wasserburg, ont analysé des inclusions riches en aluminium et en calcium (baptisées CAI pour Calcium-Aluminum-rich Inclusions) découvertes dans les échantillons d’une météorite tombée près du village d’Allende au Mexique, le 8 février 1969. Cette météorite primitive, une chondrite carbonée, a été appelée depuis la pierre de Rosette de la planétologie. Elle a fourni des renseignements importants pour décrypter l’origine du Système solaire et son évolution précoce. Elle est donc devenue incontournable dans la collection des passionnés de météorites.

On comprend aisément pourquoi lorsque l’on sait que non seulement elle est plus ancienne que la Terre, mais surtout parce que Clayton et Wasserburg ont mesuré dans les inclusions blanchâtres d’Allende des anomalies isotopiques concernant certains éléments comme l’oxygène, et en particulier avec le magnésium, précisément pour les isotopes 26Mg et 24Mg. Ces anomalies ne s’expliquaient que si un Little Bang, une supernova en l’occurrence, avait d’abord injecté dans la nébuleuse protosolaire, où s’est formée cette météorite, des éléments radioactifs à courte durée de vie, en particulier l’aluminium 26 qui se désintègre en 26Mg avec une demi-vie de 7,17 × 105 années.

Deux classes de systèmes planétaires dans la Voie lactée ?

Cet isotope revient sur le devant de la scène en ce moment avec un article publié dans Nature Astronomy par une équipe internationale de chercheurs, à découvrir en accès libre sur arXiv. On savait depuis un moment déjà que l’aluminium 26 devait être une source de chaleur appréciable dans les petits corps célestes en formation dans le disque protoplanétaire, il y a environ 4,55 milliards d’années. On a ainsi de bonnes raisons de penser que cela a contribué à la différentiation de certains d’entre eux qui ont donc été dotés d’un noyau métallique et de processus magmatique, générant en surface des laves que l’on retrouve dans les météorites qui ne sont pas des chondrites.

Mais les astrophysiciens sont arrivés à une nouvelle conclusion, surprenante, en étudiant grâce à des simulations numériques sur ordinateur ce qui est arrivé aux planétésimaux qui, par leur accrétion, vont donner les embryons planétaires et devenir par la suite la Terre, Vénus, Mars ou Mercure. On savait déjà que ces planètes rocheuses étaient particulièrement sèches, même si nous pouvons avoir la tentation, comme aimait à le faire Arthur Clarke, de rebaptiser la Terre, la planète océan. Cosmochimistes et planétologues se demandent d’ailleurs quelle est l’origine de l’eau de la Terre et pourquoi les planètes telluriques du Système solaire intérieur sont si pauvres en eau alors que l’on trouve de nombreux mondes glacés plus loin du Soleil.

Les simulations conduites par les chercheurs indiquent qu’en fait le chauffage des planétésimaux, de quelques dizaines de kilomètres de diamètre, a été si fort qu’il a provoqué l’évaporation d’une large partie de l’eau qu’ils devaient contenir. Si tel était bien le cas, cette conclusion a un corollaire.

En effet, si le disque protoplanétaire, à l’origine du Système solaire, n’avait pas été chargé en aluminium 26 par l’explosion d’une supernova alors les planétésimaux qui se sont formés devaient être riches en eau, les planètes rocheuses devaient l’être aussi. À tel point que l’on aurait alors eu de véritables planètes océans, c’est-à-dire entièrement couvertes par de l’eau et sur une profondeur éventuellement de plus de 100 kilomètres.

En clair, si la Terre n’est pas vraiment une planète océan, ce serait à cause d’une supernova. Ce résultat serait général dans la Voie lactée, c’est-à-dire que l’on aurait des systèmes planétaires qui ne sont pas nés avec une injection d’aluminium 26 et ceux qui sont nés avec, les seconds ne contenant pas de « Water World », comme on dit en anglais, avec un clin d’œil au célèbre film avec Kevin Costner.

Ce qu’il faut retenir

  • Il y a presque 50 ans, on a découvert dans la célèbre météorite Allende les traces d’une radioactivité disparue, ne pouvant provenir que de la fabrication rapide d’isotopes d’aluminium 26 par une supernova, juste avant le début de la formation du Système solaire.
  • En se désintégrant, cet isotope rapide à courte durée de vie aurait chauffé les petits corps célestes qui allaient former par accrétion les planètes rocheuses du Système solaire, les déshydratant, ce qui explique pourquoi ces planètes sont en fait si sèches.
  • Dans d’autres régions de la Voie lactée, des systèmes planétaires se seraient formés sans injection massive d’aluminium 26, ce qui aurait permis la formation de planètes océans.
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