Que cache le cœur d'un astéroïde?

En collaboration avec un groupe international, un chercheur de la faculté de géologie de l'Université d’État Lomonossov de Moscou (MGU) a déterminé l'environnement oxydant et ses changements à l'intérieur des astéroïdes, du noyau jusqu'à la surface.

Cette avancée, qui permet de mieux comprendre le processus de formation des planètes, est présentée dans un article du magazine Meteoritics and Planetary Science.

Les astéroïdes se sont formés par accrétion — une transformation de la masse d'un corps céleste par accroissement de la matière, attirée sous l'effet de la gravitation — lors des stades précoces de développement du système solaire. Une fois la masse suffisante atteinte, la température et la pression au centre des astéroïdes a augmenté, ce qui a entraîné la formation d'une protoplanète ou d'un embryon de planète. L'accrétion continue de tels corps célestes a conduit à la formation de planètes. Mais ce processus ne s'est pas toujours concrétisé: à l'heure actuelle, on connait plus de 700.000 astéroïdes — dont certains étaient encore considérés comme des petites planètes jusqu'à récemment.

Les processus à l'œuvre au moment de la formation de notre planète peuvent être étudiés grâce aux météorites (astéroïdes dont l'orbite a croisé celle de la Terre), dont le processus de développement en tant que planètes s'est arrêté. Sur Terre, les traces de ces transformations ont disparu depuis longtemps. Près de 87% de toutes les météorites découvertes se rattachent à la classe des chondrites ordinaires, composées essentiellement de chondres — grains sphériques formés de silicates de silicium (Si), de fer (Fe), d'aluminium (Al), de magnésium (Mg) et de manganèse (Mn). Ce sont les météorites de ce sous-groupe qui ont été présentées par le Musée de la substance extraterrestre du laboratoire météoritique de l'Institut de géochimie et de chimie analytique Vernadski affilié à l'Académie des sciences de Russie ont été etudiés par les géologues.

Au centre des corps de chondrites ordinaires, la substance est à l'état oxydé. Cela ne serait pas étonnant sur Terre à cause de la forte concentration d'oxygène dans l'atmosphère, mais dans l'espace, où règne le vide, ce constat pose question. Selon le modèle répandu, l'état oxydé de la substance est dû à l'eau contenue dans les météorites, qui s'extrait quand la température augmente au centre du corps. A la surface, la température est plus basse et la substance est donc moins oxydée. D'autres chercheurs, pour construire ce modèle, ont analysé la composition chimique des principaux minéraux de météorites et, à partir de ces données, ont effectué un calcul thermodynamique de pression de l'oxygène. Le problème de cette méthode est que ces calculs sont indirects et ne peuvent pas prendre en compte tous les facteurs impactant le processus d'oxydation.

«Nous avons effectué une mesure directe de la pression partielle (la pression d'une composante isolée du mélange gazeux) de l'oxygène dans une série de météorites. Il s'avère que les variations de l'état initial du corps d'astéroïde, c'est-à-dire sa non-homogénéité, exercent une importante influence sur la pression de l'oxygène, tout comme la structure complexe s'expliquant par la formation de fissures lors d'un impact avec d'autres corps célestes et leur accrétion, explique l'un des auteurs de l'article, Valentin Ossadtchi de la chaire de géochimie de la faculté géologique du MGU. Avant nos travaux, tous les chercheurs analysaient la composition du minéral, effectuaient de nombreuses mesures, calculaient la moyenne, puis inscrivaient selon la composition la réaction chimique et obtenaient la pression de l'oxygène dans le système. C'était quelque peu problématique parce qu'hormis le magnésium, d'autres mélanges sont présents dans ces minéraux. Pour effectuer correctement tous les calculs, il faut connaître une très grande quantité de données thermodynamiques, ce qui n'est pas le cas à l'heure actuelle. La principale différence de notre travail est que nous mesurons directement la pression partielle de l'oxygène. En d'autres termes, nous ne nous intéressons pas à la composition réelle à l'intérieur de la météorite, et nous savons quelle était la pression de l'oxygène au moment de la cessation de tous ces processus dans la météorite», explique le chercheur.

Les scientifiques ont découvert que la composition de la substance était pratiquement homogène, ce qui ne correspondait pas aux nombreuses théories avancées. Ainsi, en fonction de la répartition de la pression partielle de l'oxygène, les scientifiques ont montré dans quelle mesure la substance était homogène au stade de l'accrétion.