Chute de diamants d’une planète perdue depuis longtemps

Notre ancien système solaire était un endroit violent, où les objets primordiaux se sont écrasés les uns sur les autres, se faisant exploser en une multitude de fragments. Ce désordre chaotique et turbulent de crashs primordiaux, survenant entre des objets déchaînés, a inspiré certains scientifiques planétaires à se référer à notre ancien système solaire encore en formation comme une «galerie de tir cosmique». En effet, certains de ces objets envahisseurs ont fait des ravages lorsqu’ils se sont écrasés sur la Terre nouveau-née, contribuant souvent de plus en plus de leur matériel à notre planète encore en formation. Les modèles de formation planétaire montrent que le solide, terrestre les planètes intérieures de la famille familière de notre Soleil – Mercure, Vénus, Terre et Mars – sont nées à la suite de l’accrétion de dizaines de Lune à Mars embryons planétaires par des impacts géants furieux et énergiques. En avril 2018, une équipe d’astronomes a publié ses nouvelles découvertes suggérant qu’une roche spatiale tombée sur Terre pourrait provenir d’un proto-planète du système solaire primitif – et que de minuscules morceaux de fer et de soufre incrustés dans les diamants de cette météorite ont probablement été créés sous des pressions élevées trouvées uniquement au cœur de planètes de la taille de Mercure ou de Mars.

Hélas, les reliques de ces grands, perdus proto-planètes ont été difficiles à trouver. Uréilites font partie des grandes familles de météorites achondritiques et leur corps parent aurait été détruit de façon catastrophique par un impact au cours des 10 premiers millions d’années de notre système solaire vieux de 4,56 milliards d’années. Achondrites manquer de chondrules et proviennent de corps différenciés – tels que les planètes. UNE chondrule est un grain minéral sphéroïdal, présent en grand nombre, dans certaines météorites pierreuses. Dans le numéro du 17 avril 2018 de Communications de la nature, une équipe de scientifiques planétaires a publié son rapport annonçant avoir étudié une partie du Almahata Sitta ureilite utilisant la microscopie électronique à transmission. Les scientifiques ont découvert, dispersés dans ce morceau, de gros diamants qui ne pouvaient se former qu’à haute pression au plus profond du corps d’un parent. L’équipe de chercheurs a détecté chromite, phosphate, et Inclusions de (Fe, Ni) -sulfure (fer, nickel, sulfure) noyé dans le diamant, et ils ont rapporté que la composition et la morphologie des inclusions ne peuvent être expliquées que si la pression de formation était supérieure à 20 GPa. Ces pressions indiquent que le uréilite le corps-parent était de la taille de Mercure à Mars embryon planétaire.

Les inclusions de sulfure dans les diamants sont les plus courantes de toutes les inclusions, et elles contiennent des informations importantes sur le moment et les conditions physiques / chimiques régnant pendant la formation du diamant.

L’histoire du Almahata Sitta uréilite a commencé quand un astéroïde, désigné comme Astéroïde 2008 TC3, s’est écrasé dans le désert de Nubie au Soudan en 2008, et son lot récupéré de météorites, appelé Almahata Sitta, sont principalement composés de uréilites avec une variété de chondrites. Ureilite les fragments sont des roches à gros grains qui sont principalement constituées d’olivine et de pyroxène provenant du manteau du uréilite corps parent (UPB), qui a subi une perturbation résultant d’un impact catastrophique survenu au début de l’existence de notre système solaire. Des concentrations élevées de carbone distinguent uréilites de tous les autres météorites achondrite, avec du graphite et du diamant nichés entre des grains de silicate.

Galerie de tir cosmique

Lorsque notre système solaire s’est formé pour la première fois, des choses étranges se sont produites. Blocs de construction planétaires primordiaux, appelés planétésimaux, ont voyagé loin de là où ils étaient nés, et se sont violemment écrasés l’un contre l’autre. Parfois ces errants planètes ont fusionné, mais assez fréquemment ils sont entrés en collision, ne laissant que l’épave des deux corps pour raconter l’histoire tragique de leur ancienne collision mortelle.

L’histoire de notre système solaire est celle de la tourmente, et c’est également le cas des systèmes planétaires lointains autour d’autres étoiles au-delà de notre Soleil. Les étoiles naissent entourées d’un disque tourbillonnant composé de gaz et de poussière, appelé un disque d’accrétion protoplanétaire. Ces disques tourbillonnants se forment à peu près au même moment que la petite étoile, appelée Protoétoile, est né dans son nuage natal couvrant et obscurcissant.

Disques d’accrétion protoplanétaires contiennent de grandes quantités de gaz et de poussières qui se nourrissent de plus en plus voraces protoplanètes. Notre propre système solaire, ainsi que d’autres systèmes planétaires, se forment lorsqu’une goutte relativement petite et très dense, intégrée dans les tourbillons ondulés et ondulés d’un géant froid et sombre nuage moléculaire, s’effondre sous l’influence impitoyable de sa propre gravité. Flottant dans notre galaxie de la Voie lactée en grand nombre, ces beaux nuages ​​fantômes servent de pépinières bizarres de bébés étoiles enflammés. Ces nuages ​​gigantesques et glaciaux sont principalement composés de gaz, mais ils hébergent également de plus petites quantités de poussières très fines. Bien que cela semble contre-intuitif, les choses doivent se refroidir pour qu’un bébé star chaud naisse.

La plupart de la tache qui s’effondre se rassemble au centre et s’enflamme finalement avec un feu stellaire brillant à la suite du processus de la fusion nucléaire– formant ainsi un nouveau bébé stellaire (Protoétoile). Le gaz et la poussière restants évoluent finalement dans le disque d’accrétion protoplanétaire d’où naissent les planètes, leurs lunes et autres objets plus petits. À ses débuts, un disque d’accrétion protoplanétaire est à la fois très massif et brûlant – et il peut encercler son étoile hôte pendant dix millions d’années.

Au moment où une étoile brillante, qui a à peu près la même masse que notre Soleil, atteint ce qu’on appelle le T Tauri phase de son développement, l’environnement massif très chaud disque d’accrétion est devenu considérablement plus frais – et plus mince. UNE T Tauri est un tot stellaire – une très jeune étoile variable qui ressemble à notre Soleil et qui est assez active à l’âge de 10 millions d’années seulement. Ces tout-petits stellaires enflammés arborent de grands diamètres qui sont plusieurs fois supérieurs à celui de notre propre Star actuellement. cependant, T Tauris sont toujours en train de rétrécir. Contrairement aux bébés humains, les tout-petits stellaires semblables au soleil rétrécissent à mesure qu’ils grandissent. Au moment où le tout-petit stellaire a atteint ce stade, les matières moins volatiles ont commencé à se condenser près du centre de l’environnement. disque d’accrétion, créant ainsi des grains de poussière très fins et extrêmement collants. Les particules de poussière délicates portent en elles des silicates cristallins.

Les grains de poussière entrent en collision puis se fondent dans l’environnement très dense du disque d’accrétion. En conséquence, leur taille continue de croître, de la taille des particules de poussière à la taille des rochers, à la taille de la montagne, à la taille de la lune, à la taille de la planète. Ces corps en croissance deviennent le primordial planétésimaux, et ils peuvent atteindre des tailles impressionnantes de 1 kilomètre de diamètre ou plus. Ces blocs de construction planétaires représentent une population abondante dans l’ancien disque d’accrétion, et ils peuvent s’attarder autour de leur étoile assez longtemps pour que certains d’entre eux soient encore autour de milliards d’années après l’émergence d’un système planétaire mature. Dans notre propre système solaire, les comètes sont les reliques gelées, poussiéreuses et glacées du planétésimaux qui a contribué à la formation du quatuor de planètes géantes gazeuses extérieures – Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. D’autre part, les astéroïdes sont les restes rocheux et métalliques planétésimaux qui servaient de «graines» aux planètes solides intérieures – Mercure, Vénus, Terre et Mars.

Un morceau de Tattle-Tale d’un monde antique disparu

L’article publié dans le numéro du 17 avril 2018 de La nature Les communications suggère que le morceau de Almahata Sitta ureilite à l’étude est probablement un morceau de la taille de Mars protoplanète– l’une des premières planètes à exister dans notre système solaire. Hélas, cette ancienne planète a disparu depuis longtemps. Les auteurs de l’article, qui sont de la Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) à Lausanne, en Suisse, a analysé de très petits morceaux de Météorites Almahata Sitta. Ces météorites particulières sont célèbres parce qu’elles provenaient du tout premier astéroïde à être suivi de son orbite au sol – car il était en train de s’écraser dans le désert de Nubie. Celles-ci uréilites possèdent des compositions différentes de celles des planètes internes solides connues de la famille de notre Soleil et contiennent des diamants de 100 micromètres. Cela signifie que les diamants sont trop gros pour s’être formés sous le choc de deux astéroïdes explosant l’un dans l’autre. Cependant, des diamants de cette taille pourraient se former dans des astéroïdes d’au moins 1000 kilomètres de diamètre, car les pressions à l’intérieur de ces corps seraient suffisantes pour comprimer le carbone.

Au cours de leur étude, les chercheurs – qui incluent le Dr Phillippe Gillet, le Dr Farhang Nabiel et leurs collègues du EPFL –découvert quelque chose d’étrange qui les a fait douter que ces minuscules diamants se soient formés dans un astéroïde. C’est parce que les pierres précieuses avaient poussé autour de cristaux encore plus minuscules de fer et de soufre, qui se repoussent normalement – et ne se mélangent pas d’une manière qui a été comparée à celle de l’eau et de l’huile. Ces cristaux ne pouvaient rester stables qu’à des pressions extrêmes de 20 gigapascals, soit près de 200 000 fois la pression atmosphérique au niveau de la mer sur notre propre planète. Cela signifie qu’ils n’auraient pu se former qu’au centre d’une planète majeure, à peu près de la même taille que Mercure, d’environ 4900 kilomètres de large, ou à la limite noyau-manteau d’un monde aussi grand que la planète Mars. Mars a une largeur d’environ 6 800 kilomètres.

Ces planètes perdues depuis longtemps vivaient probablement dans le système solaire primordial il y a environ 4 milliards d’années. Cependant, il ne reste qu’une poignée de survivants de cette période violente et turbulente – le quatuor de planètes intérieures solides qui tournent actuellement près de la chaleur et de la lumière de notre Soleil. Les simulations de supercalculateurs indiquent que la plupart de ces planètes anciennes se sont explosées les unes dans les autres et ont été détruites. Cet ancien écrasement planétaire s’est probablement produit au cours des 100 premiers millions d’années d’existence de notre système solaire.

Fondamentalement, il existe trois mécanismes qui pourraient expliquer la formation de diamants uréilites: (je) croissance sous haute pression statique dans le UPB; (ii) une métamorphose provoquée par un choc du graphite en diamant à la suite d’un impact à haute énergie; (iii) croissance par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) d’un gaz fortement chargé de carbone flottant dans le nébuleuse solaire.

Des études récentes sur le morceau de Almahata Sitta ureilite montrent des amas de monocristaux de diamant qui ont une orientation cristallographique presque identique et sont séparés par des bandes de graphite. Cela signifie que des monocristaux de diamant individuels de grande taille sont présents dans l’échantillon et que ceux-ci se sont ensuite segmentés par graphitisation. La formation de tels gros grains de diamant monocristallin ainsi que le zonage observé dans les segments de diamant ne peuvent pas se produire pendant un événement dynamique. Ceci est dû à sa brève durée (jusqu’à quelques secondes seulement) et – encore plus important – par CVD mécanismes. Cela signifie que la croissance statique à haute pression est la seule origine possible des diamants monocristallins.

Les diamants encapsulent et emprisonnent fréquemment les minéraux et fondus présents dans leur environnement d’origine sous forme d’inclusions. Ceci est dû à la stabilité, à la température de fusion et à la résistance mécanique de la gemme. Dans le cas des diamants trouvés sur Terre, cette caractéristique a permis aux scientifiques d’estimer la profondeur de la formation des diamants, ainsi que d’identifier la composition et la pétrologie des phases échantillonnées à cette profondeur. Cela indique que les diamants formés à l’intérieur du corps du parent ureilite peut potentiellement résoudre le mystère entourant la taille et la composition du monde antique disparu depuis longtemps.

Cette nouvelle étude confirme l’existence de planètes primordiales perdues du système solaire. Cependant, en soi, la probabilité que ces mondes disparus aient existé il y a longtemps n’est pas particulièrement surprenante. Les nouvelles découvertes sont importantes car, pour la première fois, elles ont fourni des preuves météorologiques directes de l’existence d’un grand, disparu protoplanète habitant notre ancien système solaire.

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