Meteorite Discovery Challenges Our Understanding of How Mars Formed

Meteorite Discovery Challenges Our Understanding of How Mars Formed

Un petit morceau de roche qui s’est jadis détaché de Mars et a trouvé son chemin vers la Terre peut contenir des indices qui révèlent des détails surprenants sur la formation de la planète rouge.

Une nouvelle analyse de la météorite de Chassigny, tombée sur Terre en 1815, suggère que la façon dont Mars a obtenu ses gaz volatils – tels que le carbone, l’oxygène, l’hydrogène, l’azote et les gaz rares – contredit nos modèles actuels sur la formation des planètes.

Les planètes naissent, selon les modèles actuels, à partir de restes d’étoiles. Les étoiles se forment à partir d’un nuage nébulaire de poussière et de gaz lorsqu’un amas dense de matière s’effondre sous l’effet de la gravité. Tournant, il enroule plus de matière du nuage qui l’entoure pour se développer.

Ce matériau forme un disque, tourbillonnant autour de la nouvelle étoile. Dans ce disque, la poussière et le gaz commencent à s’agglutiner dans un processus qui fait croître une planète bébé. Nous avons vu d’autres bébés systèmes planétaires se former de cette manière, et des preuves dans notre propre système solaire suggèrent qu’il s’est formé de la même manière, il y a environ 4,6 milliards d’années.

Mais comment et quand certains éléments ont été incorporés dans les planètes ont été difficiles à reconstituer.

Selon les modèles actuels, les gaz volatils sont absorbés par une planète en fusion qui se forme à partir de la nébuleuse solaire. Parce que la planète est si chaude et pâteuse à ce stade, ces volatils sont aspirés dans l’océan magmatique global qui est la planète en formation, avant d’être plus tard partiellement dégazés dans l’atmosphère lorsque le manteau se refroidit.

Plus tard, plus de volatils sont livrés par bombardement de météorites – des volatils liés dans des météorites carbonées (appelées chondrites) sont libérés lorsque ces météorites se brisent lors de leur introduction sur la planète.

Ainsi, l’intérieur d’une planète devrait refléter la composition de la nébuleuse solaire, tandis que son atmosphère devrait refléter principalement la contribution volatile des météorites.

Nous pouvons faire la différence entre ces deux sources en examinant les rapports des isotopes des gaz nobles, en particulier le krypton.

Et, parce que Mars s’est formé et solidifié relativement rapidement en environ 4 millions d’années, contre jusqu’à 100 millions d’années pour la Terre, c’est un bon record pour ces toutes premières étapes du processus de formation planétaire.

“Nous pouvons reconstituer l’histoire de la livraison volatile au cours des premiers millions d’années du système solaire”, a déclaré la géochimiste Sandrine Péron, anciennement de l’Université de Californie à Davis, aujourd’hui à l’ETH Zurich.

C’est, bien sûr, seulement si nous pouvons accéder aux informations dont nous avons besoin – et c’est là que la météorite de Chassigny est un cadeau de l’espace.

Sa composition en gaz rare diffère de celle de l’atmosphère martienne, suggérant que le morceau de roche s’est détaché du manteau (et a été projeté dans l’espace, précipitant son arrivée sur Terre), et est représentatif de l’intérieur planétaire et donc de la nébuleuse solaire.

Le krypton est cependant assez difficile à mesurer, de sorte que les rapports isotopiques précis ont échappé à la mesure. Cependant, Péron et son collègue, son collègue géochimiste Sujoy Mukhopadhyay de l’UC Davis, ont utilisé une nouvelle technique utilisant le laboratoire des gaz nobles de l’UC Davis pour effectuer une nouvelle mesure précise du krypton dans la météorite de Chassigny.

Et c’est là que ça devient vraiment bizarre. Les rapports isotopiques du krypton dans la météorite sont plus proches de ceux associés aux chondrites. Comme, remarquablement plus proche.

“La composition intérieure martienne du krypton est presque purement chondritique, mais l’atmosphère est solaire”, a déclaré Péron. “C’est très distinct.”

Cela suggère que les météorites livraient des substances volatiles à Mars bien plus tôt que ne le pensaient les scientifiques, avant que la nébuleuse solaire ne soit dissipée par le rayonnement solaire.

L’ordre des événements serait donc que Mars a acquis une atmosphère de la nébuleuse solaire après le refroidissement de son océan magmatique global ; sinon, les gaz chondritiques et les gaz nébulaires seraient beaucoup plus mélangés que ce que l’équipe a observé.

Cependant, cela présente un autre mystère. Lorsque le rayonnement solaire a fini par brûler les restes de la nébuleuse, il aurait dû également brûler l’atmosphère nébulaire de Mars. Cela signifie que le krypton atmosphérique présent plus tard a dû être conservé quelque part ; peut-être, l’équipe a suggéré, dans les calottes glaciaires polaires.

“Cependant, cela nécessiterait que Mars ait été froide immédiatement après son accrétion”, a déclaré Mukhopadhyay.

“Bien que notre étude indique clairement les gaz chondritiques à l’intérieur de Mars, elle soulève également des questions intéressantes sur l’origine et la composition de l’atmosphère primitive de Mars.”

Les recherches de l’équipe ont été publiées dans La science.

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