Résumé :
Il y a environ 4,5 milliards d'années, la Terre et Mars sont nées ensemble de nuages de gaz et de poussière en orbite autour du jeune Soleil. Cependant, une nouvelle étude montre que même si les deux planètes voisines se sont formées dans le même système solaire, elles pourraient avoir connu des processus de croissance complètement différents.
Cette étude menée par une équipe de recherche de l'Université de Copenhague au Danemark a proposé que la Terre et Mars ne se soient pas formées selon la même proportion de mécanismes d'accumulation de matière, mais reposaient sur des « recettes de matières premières » différentes au cours du processus de croissance de la planète. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue Nature Astronomy.
Anders Johansen, l'un des responsables de l'étude et professeur à l'Institut d'études mondiales de l'Université de Copenhague, a déclaré que la découverte la plus surprenante est que la Terre et Mars semblent avoir adopté des modes de formation différents. Intuitivement, deux planètes formées dans le même système solaire et dans des régions adjacentes devraient avoir des histoires de croissance plus similaires.
À l'heure actuelle, la communauté scientifique planétaire estime généralement que les planètes rocheuses se forment principalement de deux manières. L'un est un processus appelé « collision de corps planétaires », dans lequel de gros objets rocheux continuent d'entrer en collision et de fusionner ; l'autre est « l'accrétion de cailloux », dans laquelle des objets plus gros continuent de capturer un grand nombre de particules plus petites et grandissent progressivement. De nombreuses études estiment que la situation réelle pourrait être le résultat d’une combinaison de deux mécanismes.
De nouvelles recherches soutiennent ce modèle hybride, mais suggèrent que la Terre et Mars dépendent de manière très différente des deux mécanismes.
Wang Haiyang, premier auteur de l'étude et professeur adjoint à l'Université de Copenhague, a déclaré que les résultats de la recherche montrent qu'au moins 75 % de la masse terrestre provient de deux jeunes protoplanètes, et que ces protoplanètes grandissent et grandissent principalement en accrétant un grand nombre de minuscules particules de « cailloux ». Les collisions planétésimales contribuent à environ 25 % de la masse restante de la Terre.
En revanche, la trajectoire de formation de Mars montre une tendance presque opposée. L’équipe de recherche estime qu’environ 75 % de la masse de Mars provient de la collision et de la fusion de corps planétésimaux, tandis que la contribution de l’accrétion de galets ne représente qu’environ un quart.
Pour reconstituer l'histoire de la formation il y a des milliards d'années, l'équipe de recherche ne s'est pas appuyée sur des simulations astrodynamiques traditionnelles, mais a recherché des indices dans les signatures chimiques que la Terre et Mars conservent aujourd'hui.
Les chercheurs se sont concentrés sur l'analyse des éléments volatils de la croûte et du manteau des deux planètes, notamment le sodium, le zinc et le potassium. Ces éléments s’évaporent facilement à haute température, de sorte que leurs niveaux actuels reflètent l’histoire du réchauffement et de l’évolution de la planète au cours de sa formation.
L'équipe a ensuite comparé ces signatures chimiques avec des simulations informatiques pour tester si différents modèles de formation pouvaient reproduire la distribution des éléments observée aujourd'hui.
Johnson a déclaré que ce travail est essentiellement une « enquête policière cosmique » s'étendant sur 4,5 milliards d'années. Bien que la plupart des preuves originales aient disparu depuis longtemps, la composition chimique des manteaux de la Terre et de Mars conserve encore des traces de leur formation et peut être considérée comme des « empreintes digitales » des premiers processus évolutifs.
Les chercheurs ont souligné qu'il existe encore certaines incertitudes dans le modèle actuel, car la communauté scientifique ne connaît pas encore la composition précise de tous les matériaux originaux dans les premiers stades de la formation du système solaire. Mais même lorsqu’ils sont testés selon des hypothèses différentes, les résultats pointent à plusieurs reprises vers la même conclusion : la Terre et Mars ont probablement suivi des chemins de croissance différents.
L'équipe de recherche estime que cette découverte contribue non seulement à expliquer pourquoi il existe d'énormes différences entre les planètes du système solaire, mais pourrait également constituer une référence importante pour l'étude des planètes rocheuses autour d'autres étoiles. En comprenant comment différents mécanismes de formation façonnent la structure et la composition planétaires, les scientifiques pourraient être en mesure de déterminer plus précisément à l'avenir quelles exoplanètes ont un potentiel évolutif semblable à celui de la Terre et si elles disposent des conditions nécessaires pour soutenir la vie.
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