Martin Schiller et Martin Bizzarro de l'Université de Copenhague, et Vera Assis Fernandes du Muséum d'histoire naturelle de Berlin, ont proposé un nouveau modèle de système solaire pour expliquer les différences dans la composition isotopique des planètes. Les auteurs rejettent l'hypothèse selon laquelle les grands et les petits objets ont grandi simultanément, mais à des rythmes différents, et pensent que la croissance des petits corps s'est terminée plus tôt que les grands.
Presque tous les experts croient aujourd'hui que le Soleil et les planètes ont été formés à partir d'un seul nuage protoplanétaire. 99,9% de la masse de ce disque est tombé sur le luminaire. Lorsque le soleil a éclaté, le vent solaire a balayé l'hydrogène léger et l'hélium du voisinage immédiat de l'étoile, de sorte que les géantes gazeuses sont maintenant au-delà de l'orbite de Mars.
Sous les rayons d'une jeune étoile, la poussière protoplanétaire a été frittée en granules appelés chondrules. Collés ensemble, ces granules formaient de petites pierres - des chondrites. D'ailleurs, ce sont ces «déchets de construction» qui représentent 90% des météorites trouvées sur Terre.
Peu à peu, les chondrites se sont collées dans des corps de plus en plus grands - les planétésimaux. La gravité leur a fourni un afflux de matière fraîche, et ces «embryons» ont grandi jusqu'à ce que le plus grand d'entre eux devienne des planètes, et le reste - des astéroïdes. Lorsque les réserves de poussière cosmique dans le disque protoplanétaire se sont épuisées, la croissance des corps dans le système solaire a pris fin.
La théorie classique suppose que tous les corps du système solaire ont grandi en même temps, mais à des rythmes différents. Plus le corps est massif, plus sa gravité est puissante et plus il collectera de matière environnante, ce qui augmentera encore plus sa taille. C'est le principe de la boule de neige, ou, scientifiquement, une rétroaction positive. Cette loi régit la croissance des villes (les gens préfèrent aller dans les mégapoles, où il y a plus d'argent et d'opportunités, ce qui les fait grandir encore plus), la prévalence des langues (plus les gens connaissent la langue, plus il y a d'incitations à l'apprendre), etc.
Sans remettre en cause le reste de la théorie, Schiller et ses collègues rejettent ce modèle de croissance. À leur avis, les petits corps n'ont pas réussi à grandir, car ils avaient terminé l'adhérence du matériau plus tôt (comme disent les experts, l'accrétion).
Comme le rapporte la revue Nature dans une revue des travaux, les auteurs se sont inspirés de la différence de composition isotopique des différents corps du système solaire. À savoir, les auteurs ont étudié le rapport des isotopes de calcium 48Ca et 44Ca sur Terre, Mars, Vesta et dans des échantillons de types rares de météorites: ureilites et angrites.
Si toutes les planètes et astéroïdes ont été formés en un seul processus à partir de la même poussière cosmique, pourquoi le rapport de ces isotopes est-il différent? Ceci est généralement associé à des distances différentes du Soleil et, par conséquent, à des températures différentes.
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Cependant, les auteurs ont constaté que le rapport des isotopes de calcium dépend de la masse du corps céleste. Les masses de la Terre, de Mars et de Vesta sont connues à partir d'observations astronomiques, et les masses approximatives d'objets, dont les fragments sont des météorites, ont été reconstruites par des scientifiques sur la base des propriétés des «hôtes célestes».
Le rapport des isotopes 48 Ca / 44 Ca seconde est mesuré en μ48Ca. Il est calculé comme suit: μ 48 Ca = (48 Ca / 44 Ca corps céleste - 48 Ca / 44 Ca Terre) / (48 Ca / 44 Ca Terre). Du fait que les différences de composition isotopique sont faibles, le μ 48 Ca est mesuré en parties par million (ppm). Par définition, pour la Terre μ 48 Ca = 0, et pour les autres corps cette valeur peut être à la fois positive et négative.
Schiller et ses collègues ont suggéré que la partie interne du disque protoplanétaire, située à l'intérieur de l'orbite actuelle de Jupiter, avait de faibles valeurs de μ 48 Ca d' environ moins 150 ppm). Ce matériau était suffisant pour que les planétésimaux atteignent la taille du corps - la patrie des Ureilites (200 kilomètres de diamètre).
Puis certains de ces corps ont cessé de grandir. Celles qui ont continué à croître, ont déjà augmenté leur masse en raison de la partie externe du disque avec μ 48 Ca environ 200 ppm (une valeur typique des chondrites qui se sont formées au-delà de l'orbite de Jupiter). Par conséquent, plus la croissance se poursuivait, plus la valeur finale de μ 48 Ca était élevée. Vesta, arrêté à un diamètre de 530 kilomètres, a moins 100 ppm, Mars - moins 20 ppm et la Terre, comme déjà mentionné, est de 0 ppm.
Cependant, quelle a été la force qui a poussé certains de ces corps à cesser de croître? Cela pourrait être une interaction gravitationnelle complexe entre les «embryons des planètes», modifiant leurs trajectoires. Les planètes actuelles, avec leurs orbites presque circulaires situées dans le plan du disque protoplanétaire, parcouraient les régions les plus riches du système naissant et continuaient donc de croître. Les perdants, cependant, poussés à s'allonger, et peut-être couchés dans un plan différent de la trajectoire, sont restés sous un régime de famine.
La conclusion sur les différents âges des échantillons est également confirmée par la datation par la teneur en isotopes radioactifs.
Cependant, on ne peut pas dire que le nouveau modèle ne pose aucun problème. Par exemple, elle lui pose des questions difficiles en rapport avec la formation de la lune. "Vesti. Nauka" (nauka.vesti.ru) a raconté en détail la collision de la Terre avec Theia, qui a donné naissance à notre satellite. On pense généralement que Theia était significativement plus petite que la Terre, mais d'après la théorie des auteurs, il s'ensuit que deux corps de même masse sont entrés en collision. Cela ne concorde pas avec certains faits connus.
En outre, il existe des études montrant que l'afflux de matière de la partie externe du disque protoplanétaire s'est arrêté déjà dans les premiers millions d'années de son existence en raison de la formation de Proto-Jupiter. Il n'est pas facile d'expliquer la composition des chondrites dans le cadre du modèle des auteurs.
Probablement, le puzzle appelé "Formation du système solaire" manque encore quelques pièces importantes, sans lesquelles un modèle qui répond à toutes les questions ne peut pas être construit.
Anatoly Glyantsev
