Les débuts chaotiques du système solaire

Mais pour décrypter ces archives, les chercheurs ont dû préparer et analyser en profondeur le matériel extraterrestre. L'équipe a prélevé des échantillons de 18 météorites de fer différentes, qui faisaient autrefois partie du noyau métallique des astéroïdes. Pour leur analyse, ils ont isolé les éléments palladium, argent et platine des échantillons. À l'aide d'un spectromètre de masse, ils ont ensuite examiné la fréquence des différents isotopes de ces éléments dans les échantillons.

Au cours des premiers millions d'années de notre système solaire, les noyaux métalliques des astéroïdes se sont échauffés sous l'effet de la désintégration radioactive des isotopes. Au cours du refroidissement qui a suivi, un isotope spécifique de l'argent, également produit par la désintégration radioactive, s'y est accumulé. En mesurant les proportions actuelles d'isotopes de l'argent dans les météorites de fer, les chercheurs ont pu déterminer quand et à quelle vitesse les noyaux d'astéroïdes s'étaient refroidis.

Les astéroïdes se sont rapidement refroidis

Les résultats montrent que le refroidissement a été rapide et probablement provoqué par de violentes collisions entre les corps célestes. Les collisions ont provoqué la rupture du manteau rocheux extérieur isolant des astéroïdes, exposant ainsi les noyaux métalliques au froid de l'espace. Le fait qu'un refroidissement rapide se soit produit avait déjà été suggéré par des études antérieures, également basées sur des mesures d'isotopes de l'argent. Toutefois, le moment où les collisions se sont produites n'était pas clair.

"Nos mesures supplémentaires d'isotopes du platine nous ont permis de corriger les mesures des isotopes de l'argent, qui étaient déformées par les rayons cosmiques. Cela nous a permis de dater le moment des collisions avec plus de précision que jamais auparavant", explique Hunt. "A notre grande surprise, tous les noyaux d'astéroïdes que nous avons étudiés ont été exposés au froid de l'espace presque simultanément, c'est-à-dire dans une période de 7,8 à 11,7 millions d'années après la formation du système solaire".

Les collisions quasi simultanées des différents astéroïdes indiquent que cette période devait être une phase très agitée du système solaire. "Tout semble s'être entrechoqué à cette époque", explique Hunt. "Et nous voulions savoir pourquoi".

Du laboratoire à la nébuleuse solaire

Pour répondre à cette question, l'équipe a combiné les résultats des mesures avec de nouvelles simulations informatiques sophistiquées sur l'évolution du système solaire.

"La phase précoce agitée du système solaire a probablement été causée par la dissolution de ce que l'on appelle la nébuleuse solaire", explique Maria Schönbächler, coauteur de l'étude et professeure de cosmochimie à l'ETH Zurich. "Cette nébuleuse solaire est le reste de gaz du nuage cosmique à partir duquel le Soleil s'est formé. Pendant quelques millions d'années, elle a tourné autour du jeune Soleil jusqu'à ce qu'elle soit balayée par le vent et le rayonnement solaires".

Tant que la brume était présente, elle a freiné les objets qui tournaient autour du Soleil, un peu comme la résistance de l'air freine une voiture en mouvement. Après la disparition de la nébuleuse, les chercheurs supposent que l'absence de résistance de la nébuleuse a eu pour effet d'accélérer les astéroïdes et de leur permettre d'entrer en collision les uns avec les autres.

"Notre étude montre clairement comment nous pouvons reconstruire des processus importants dans le système solaire primitif grâce à l'amélioration des méthodes de mesure en laboratoire. Ils nous donnent par exemple des indications sur le moment où la nébuleuse solaire a disparu. Des planètes comme la Terre étaient encore en cours de formation à cette époque. En fin de compte, cela nous permet de mieux comprendre comment nos propres planètes se sont formées, mais aussi d'avoir un aperçu d'autres planètes en dehors de notre système solaire", explique Schönbächler.