Un chaînon manquant de l’évolution minéralogique du Système Solaire découvert dans les poussières cométaires

Mercredi, 25 février 2015


Deux chercheurs de Lille (Unité de Matériaux et Transformation, CNRS/Université de Lille 1) détectent de la silice (SiO2) cristalline dans les poussières de la comète Wild 2, rapportées par la mission Stardust de la Nasa en 2006. Cette découverte permet de comprendre le hyatus existant entre les observations des astronomes et des minéralogistes. Ces résultats sont publiés dans la revue Astrophysical Journal Letters.

  • ©NASA Vue d’artiste d’un disque protoplanétaire et de la signature spectrale d’un tel disque (Modifié d’après Sargent et al., 2009, ApJ). Sur les spectres, les barres verticales indiquent la signature (pics) de la silice cristalline.
  • © gauche et haut : Nasa, © bas droite cette étude : Roskosz & Leroux 2015 Vue d’artiste de la sonde Stardust collectant les grains cométaires de la coma de Wild 2, trace laissée par un grain cométaire dans le collecteur et micrographie de microscopie électronique révélant la présence de silice cristalline dans ces échantillons.

Depuis la fin des années 1990 et les premières détections de silicates cristallins dans les disques protoplanétaires (pouponnières de planètes), il existe un fossé entre la minéralogie déduite des observations astronomiques, et celle déduite de l’étude en laboratoire des chondrites. Ces météorites représentent les échantillons parmi les plus anciens et primitifs du Système Solaire auxquels les chercheurs ont accès en laboratoire. Un exemple frappant de ces divergences d’observations concerne la plus simple et la plus emblématique des familles minérales : la famille du quartz. Les astronomes en détectent systématiquement  au sein de la poussière gravitant autour des étoiles en formation. A l’inverse, ces minéraux sont extrêmement rares dans les chondrites et les météorites en général. Cette étude invalide cette contradiction apparente.


Pour cela, les auteurs se sont tournés vers une autre source d’échantillons anciens et primitifs : les comètes. Les auteurs ont analysé en laboratoire un grand nombre d’échantillons de poussières cométaires collectés par la mission NASA Stardust. Pour cela ils ont utilisé la microscopie électronique en transmission qui permet d’analyser la structure et la composition d’objets plus petits que le micromètre. Leurs résultats montrent que la silice cristalline est assez commune parmi les grains cométaires. Elle représente au moins 2% du total collecté lors de la mission, c’est-à-dire une proportion proche de celle détectée par les astronomes autour des disques protoplanétaires.


 Ces résultats sont fondamentaux parce qu'ils démontrent que  :

  • La silice cristalline est bien présente et dans les bonnes proportions, dans les vestiges de notre disque protoplanétaire que représentent les poussières cométaires. En cela, cette poussière réconcilie les visions astronomiques et météoritiques de la minéralogie des disques protoplanétaires.
  • Malgré la proximité régulièrement admise depuis 2006 entre les minéralogies des comètes et des chondrites, l’étude montre qu’il existe cependant des différences importantes. La préservation de la silice cristalline dans les comètes confirme que les minéraux les plus fragiles, présents dans la poussière des disques, ont été détruits lors de la formation des corps parents des météorites (par recuits thermiques ou par interactions avec des fluides).
  • Les grains cométaires sont bien le chaînon manquant dans la compréhension de l’évolution des poussières primordiales des disques jusqu’à la formation des planètes telluriques.

Ces résultats nous éclairent sur l’origine des systèmes planétaires et confirment, dans la lignée du succès de Rosetta, que les comètes ont encore bien des choses à nous apprendre ! Les échantillons Stardust confirment enfin la pertinence de l’observation des systèmes planétaires lointains pour comprendre les premiers instants de notre Système Solaire en particulier.

 

Source(s): 

A significant amount of crystalline silica in returned cometary samples : Bridging the gap between astrophysical and meteoritical observations, Mathieu Roskosz et Hugues Leroux. Astrophysical Journal Letters, Vol 801, Number 1 . doi:10.1088/2041-8205/801/1/L7

Contact(s):
  • Mathieu Roskosz, Unité Matériaux et Transformations (UMET, CNRS/Université Lille 1)
    mathieu [dot] roskosz [at] univ-lille1 [dot] fr, 03 20 33 64 16
  • Hugues Leroux, Unité Matériaux et Transformations (UMET, CNRS/Université Lille 1)
    hugues [dot] leroux [at] univ-lille1 [dot] fr, 03 20 33 71 25

La reprise des actualités du site est autorisée avec la mention "Source : Actualités du CNRS-INSU" et un lien pointant sur la page correspondante.