Pourquoi les planètes ne manquent pas d’air ?

D’où viennent l’air que l’on respire et l’eau que l’on boit sur Terre et comment les autres planètes rocheuses s’entourent-elles d’une atmosphère ? Les températures extrêmes des mondes magmatiques à l’origine de la formation des planètes rocheuses impliquent la volatilisation et la perte de ces éléments gazeux dans l’espace, mais une étude révèle un mécanisme jusqu’alors insoupçonné de préservation.

Aussi loin que l’on remonte dans le temps, à travers les archives géologiques (les roches anciennes) et cosmologiques (les météorites), on réalise que les atmosphères sont aussi vieilles que les planètes et que les briques précurseures des planètes contenaient déjà les éléments constitutifs de l’atmosphère. La réponse est donc toute trouvée, la matière qui compose l’air que l’on respire est, semble-t-il, présente depuis la création de notre planète.

Mais cela pose un problème de taille, car la formation des planètes résulte de phénomènes fulgurants à l’échelle de temps géologique. L’énergie soudainement libérée par cette fulgurance impliquent que les planètes ont été de véritables mondes magmatiques, très chauds, fondus à plusieurs reprises, pendant les dix premiers millions d’années de notre système solaire. La théorie prédit alors que ces conditions sont idéales pour fabriquer des planètes rocheuses sans gaz, sans eau et donc sans vie.

Comment préserver les constituants gazeux dans ces mondes infernaux et comment les piéger à l’intérieur des planètes ? Grâce à des expériences réalisées en conditions extrêmes dans le laboratoire ISTO, à Orléans, des chercheurs montrent que, dans ces mondes magmatiques, de la roche en fusion, des métaux en fusion et des bulles de gaz coexistent dans une configuration géométrique ordonnée : les bulles de gaz sont systématiquement attachées aux billes de métal au sein de la lave en fusion. Cette configuration géométrique, dictée par des propriétés d’interfaces gaz-métal-silicate, implique que les bulles de gaz peuvent être retenues à l’intérieur de la planète, voire peuvent couler attachées à des billes de métal, dans les profondeurs des océans de magma, peut-être jusqu’au noyau alors en formation. Ainsi, les planètes et leurs intérieurs ne manquent pas d’air.

Ce mécanisme d’attachement réconcilie la violence de la formation des planètes avec la préservation de constituants atmosphérique pourtant très volatiles et il s’applique à toutes les planètes rocheuses de notre système solaire et au-delà, à la condition que du métal se forme tôt dans l’histoire de la planète..