Un nouveau scénario révèle que la Terre et Mars auraient suivi deux chemins très différents dès les débuts du Système solaire

Les bases de la théorie moderne de la formation du Système solaire ont été posées il y a environ 60 ans, en grande partie grâce aux travaux du Russe Viktor Safronov et de l'Américain George Wetherill. Les conquêtes de l'ère spatiale de la fin des années 1960 jusqu'à nos jours avec des sondes et des télescopes, ainsi que les progrès dans le domaine de la cosmochimie et de la puissance de calcul des ordinateurs, ont permis d'affiner cette théorie, mais ça ne veut pas dire que nous comprenons maintenant parfaitement toutes les étapes de la naissance des planètes il y a environ 4,56 milliards d'années.

Les exobiologistes, par exemple, aimeraient vraiment comprendre comment et pourquoi les destins de Vénus et Mars ont bifurqué par rapport à celui de la Terre, ce qui implique au moins de savoir vraiment comment sont nées ces planètes, ce qui a fixé leurs structures et leurs compositions chimiques initiales et donc contraint leurs évolutions ultérieures.

L’origine du plus puissant séisme enregistré sur Mars dévoilée, et ce n’est pas celle que l’on pensait !

Le 4 mai 2022, le sismomètre d’InSight enregistrait ce que l’on considère actuellement comme le « Big One martien » : un séisme de magnitude 4,7. Une puissance étonnante pour une planète ne possédant pas de tectonique des plaques. Si l’hypothèse d’un impact météoritique semblait la plus probable, une nouvelle étude vient aujourd’hui la discréditer.... Lire la suite

Nous disposons de plusieurs centaines de météorites martiennes et des données sismologiques concernant la structure interne de Mars grâce au sismomètre Seis, qui a été déposé avec succès sur le sol martien le 19 décembre 2018. Certaines de ces météorites, notamment des roches ignées comme les laves terrestres, contiennent des informations sur la composition interne de Mars. Les planétologues peuvent donc faire l'équivalent des modélisations de la Terre établies par les géophysiciens et les géochimistes avec Mars.

Nous avions déjà observé la formation de planètes géantes au sein de disques entourant de jeunes étoiles mais, dans cette vidéo, on parle d'un système planétaire découvert qui nous ramène encore plus loin en arrière, jusqu'au moment où sont apparus les premiers grains de matière destinés à former des planètes. Dans cet épisode de Chasing Starlight, nous verrons comment nous assistons peut-être à la naissance d'un nouveau système solaire autour de la jeune étoile HOPS-315. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © ESO, Chasing Starlight

Un scénario de cosmogonie standard, mais incomplet

Rappelons que, selon la théorie de la formation du Système solaire, les planètes naissent à partir de matériaux condensés dans un disque protoplanétaire en suivant ce que l'on appelle un gradient thermique. Plus simplement, près du Soleil, les températures sont trop élevées pour permettre la présence de particules de glace et l'on a donc obtenu des planètes rocheuses et très pauvres en eau, comparativement à des planètes nées dans des régions plus éloignées du Soleil, suffisamment froides pour l'existence de poussières entourées d'une gangue de glace, telles qu'Uranus et Neptune.

On pouvait estimer que Mars et la Terre étant nées pas très loin l'une de l'autre, elles doivent avoir des compositions et des origines voisines. De façon étonnante, ce n'est pas ce que suggère un travail publié dans Nature Astronomy.

Les planétologues ont modélisé d'une façon nouvelle sur ordinateur la formation de la Terre et de Mars en utilisant des données spécifiques de la croûte et du manteau des deux planètes. Pour comprendre de quoi il retourne, il faut préciser un peu quel était le scénario classique le plus souvent considéré et exposé plus en détail dans les deux vidéos accompagnants cet article.

Sean Raymond, astrophysicien au Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux, nous parle de la formation du Système solaire selon le scénario standard par accrétion de planétésimaux donnant des embryons planétaires. © Ideas in Science

On commence donc par des poussières condensées qui vont ensuite se coller pour former par effet boule de neige des cailloux, puis des blocs rocheux à partir de ces cailloux. Il va ensuite se former des planétésimaux, des objets allant de quelques kilomètres à plusieurs centaines de kilomètres de diamètre, et selon des scénarios qui varient (on peut faire intervenir une formation directe des planétésimaux par effondrement gravitationnel de fluctuations instables de la densité des poussières ou des cailloux par exemple). Les plus gros planétésimaux peuvent ensuite croître par collision et accrétion en raison de l'attraction de la gravité jusqu'à devenir des embryons planétaires, de plusieurs centaines à quelques milliers de kilomètres de diamètre.

Une cosmogonie hybride selon deux scénarios pour la Terre et Mars

On pense aujourd'hui que l’astéroïde Vesta est un embryon de planète dont la croissance s'est interrompue. On suspecte que les météorites de la classe HED - howardites, eucrites et diogénites - sont des fragments de Vesta éjectés lors de collisions avec des astéroïdes plus petits, ce qui nous permet d'estimer la composition de Vesta. Du même coup, Vesta peut servir à estimer la composition des embryons de planètes, qui par collisions ont donné des planètes.

La mission Dawn autour de Vesta est un très grand succès

Un premier bilan scientifique de la mission Dawn, en orbite autour de Vesta depuis l’été 2011, montre que cet astéroïde s’est formé de manière similaire à la Terre et la Lune. Les doutes ont été levés, Vesta est bien une protoplanète. Prochaine étape pour la sonde : son départ de Vesta, en août, à destination de la planète naine Cérès.... Lire la suite

Revenons-en maintenant aux résultats des nouvelles simulations numériques exposés dans l'article de Nature et qui supposent que les matériaux, les planétésimaux de base qui sont intervenus dans la constitution de la Terre et Mars, étaient chimiquement similaires à l'astéroïde Vesta. Selon l'étude, la Terre et Mars se seraient alors en fait formées différemment et selon deux mécanismes qui seraient intervenus de manière hybride, mais dans des proportions différentes.

Dans le cas de Mars, la Planète rouge se serait formée principalement par collisions entre des planétésimaux (75 %). Dans le cas de notre Planète Miracle, en revanche, elle aurait commencé sa formation en grande partie sous la forme de deux embryons de planètes qui ont ensuite grossi par accrétion des particules de la taille de cailloux, un processus appelé accrétion de cailloux. Si ce dernier processus a donné 75 % de la masse de la Terre, c'est lui qui explique 25 % de la masse de Mars.

La Planète Miracle aborde divers thèmes autour des origines de la Terre et de la vie qui s'est formée sur celle-ci. Série de douze documentaires d'une durée entre 50 et 60 minutes, commentés en français par les voix de Macha Méril et Bernard Murat. La musique, d'inspiration électronique, Easy Listening et New Age, a été composée par Yoichiro Yoshikawa. Originellement produite au Japon en 1987 par NHK, la série s'est rapidement exportée dans de nombreux pays (14 au total). Cette série, unique en son genre, a fait appel à un grand travail de collaboration entre plusieurs réalisateurs et scientifiques des quatre coins du globe. L'intégrale de la série est sortie en VHS le 5 juin 2000 dans un coffret aux couleurs de la Terre, chez Une Vidéo, ce partage en est la copie directe. © Dark Savious