Les embryons de la Terre et de Mars étaient si chauds que leur «atmosphère», composée de vapeurs de silicium et de métaux, s'échappait constamment dans l'espace, privant les futures planètes d'environ 40% de leur masse, affirment les scientifiques dans des articles publiés dans la revue Nature.
«Dans le passé, nous savions certainement que le processus de formation planétaire était particulièrement turbulent et que la Terre et d'autres planètes avaient une composition chimique et isotopique unique par rapport aux astéroïdes, mais nous ne savions pas que ces choses étaient liées. Il s'est avéré que les collisions d'embryons planétaires et leur évaporation dans l'espace ont grandement influencé la composition de la Terre et de Mars », explique Remco Hin de l'Université de Bristol (Royaume-Uni).
Aujourd'hui, les scientifiques n'ont presque aucun doute que les planètes commencent leur naissance à l'intérieur d'un disque plat de poussière de gaz rempli de fines particules de poussière et de nuages denses de gaz, et que leur formation se termine par une série de collisions de planétisimaux - les "embryons" de planètes de la taille de l'Ouest ou de Cérès, ainsi que grandes comètes et astéroïdes.
D'un autre côté, nous ne savons encore rien de ce à quoi ressemblaient ces embryons de planètes et comment exactement les collisions entre eux se sont produites. Certains scientifiques pensent que les planétisimaux ressemblaient à des sphères chaudes géantes de magma fondu, tandis que d'autres croient qu'ils ressemblaient davantage à des boules géantes de boue semi-liquide.
Ces désaccords, comme le note Hin, sont largement dus au fait que même les roches les plus anciennes et «pures» de Mars, de la Terre et de la Lune diffèrent radicalement dans leur composition chimique et isotopique de la matière primaire du système solaire, dont des fragments tombent périodiquement sur la Terre sous la forme astéroïdes chondrite. Jusqu'à présent, les scientifiques ne peuvent pas expliquer ces écarts, ce qui empêche la divulgation de l'histoire de la formation de la Terre et des planètes en dehors du système solaire.
Hin et ses collègues, ainsi qu'un autre groupe de scientifiques d'Oxford, ont failli obtenir une réponse à cette question en créant le premier «simulateur» informatique détaillé du système solaire primitif, en tenant compte de tous les processus physiques possibles qui ont influencé la formation et la collision des planétisimaux.
Ces calculs ont révélé un effet intéressant auquel les scientifiques n'avaient pas pensé auparavant. Il s'est avéré que des embryons planétaires relativement petits, de taille inférieure à celle de Mars, auront une «atmosphère» extrêmement instable constituée de silicium vaporeux, de sodium et d'autres métaux et d'autres éléments chimiques.
Cette atmosphère sera constamment réchauffée par les chutes d'autres corps célestes sur des «embryons» similaires, et en même temps elle s'échappera constamment dans l'espace, car l'attraction des planétisimaux sera trop faible pour maintenir un «air» aussi chaud à sa surface.
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Ici, les lois de la physique entrent en jeu, postulant que moins il y a de masse de tel ou tel élément ou de son isotope, plus il peut "s'échapper" facilement de l'atmosphère de la planète. Grâce à cela, le magnésium, le silicium et de nombreuses autres substances relativement légères se sont évaporés le plus rapidement de l'atmosphère de la future Terre et de Mars.
Les scientifiques estiment que les deux planètes auraient pu perdre environ 40% de leur masse et perdre la plupart des volatiles et des isotopes légers du magnésium et d'autres métaux qui sont présents en grande quantité dans la matière des astéroïdes et des comètes. De la même manière, les scientifiques pensent que d'autres planètes en dehors du système solaire peuvent se former, et leurs observations aideront à vérifier s'il en est bien ainsi et à confirmer ou infirmer l'hypothèse des géologues britanniques.
