L'âge du système solaire réévalué

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A- Photographie en électron rétrodiffusé d'un chondre. Ces objets correspondent aux poussières les plus abondantes s'être formées lors des 5 premiers millions d'années du système solaire. Jusqu'à cette étude, la chronologie de formation des chondres était très débattue et deux chronomètres différents donnaient des âges de formation contradictoire (Fig. B). L'étude publié dans Icarus a permis grâce à des développements analytique sur les sondes ioniques de réconcilier des deux chronomètres (Fig. C) et de redéfinir l'âge du système solaire.

Les météorites primitives, ou chondrites, sont des témoins des premiers millions d’années de notre Système Solaire, quand le jeune Soleil était environné d’un disque de gaz et de poussières, le disque protoplanétaire. Les poussières sont les débris des astéroïdes (petits corps stellaires rocheux) ayant échappés aux processus d’agrégation amenant à la formation des planètes rocheuses (telluriques). C’est au sein des chondrites que l’on retrouve les plus anciens solides du Système Solaire, les inclusions réfractaires, des objets de taille millimétrique et de forme irrégulière. Les inclusions réfractaires sont appelées ainsi car, selon les modèles thermodynamiques, elles vont se former à très hautes températures (> 1300°C) lors du refroidissement du disque protoplanétaire. C’est leur âge qui fixe celui de notre Soleil et le chiffre de 4567.2 millions d’années était communément admis depuis une dizaine d’années. Outre les inclusions réfractaires, les chondrites sont également constituées d’une quantité importante de chondres (dont elles tirent leur nom) qui sont des billes silicatées submillimétriques résultant de processus de fusion/cristallisation ayant eu lieu lors de l’évolution du disque protoplanétaire. La chronologie de formation des chondres fait l’objet d’un intense débat car les âges absolus obtenus grâce aux différents isotopes du plomb (méthode Pb-Pb) et les âges révélés par les dosages aluminium-magnésium (26Al-26Mg, méthode dite des radioactivités éteintes de l’aluminium) dans les inclusions riches en calcium-aluminium (CAIs) fournissent des chronologies incohérentes. Ainsi, les âges Pb-Pb indiquent des épisodes de formation de chondres contemporains des CAIs et s’étant déroulés lors de toute l’histoire du disque, tandis que les âges 26Al-26Mg suggèrent au contraire que la production de chondres n’a commencé que 1.5 millions d’années après les CAIs.

            Dans une lettre publiée dans Icarus, un groupe du Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CNRS, Université de Lorraine) à Nancy (France) rapporte le développement d’une nouvelle approche pour la technique de datation radiométrique 26Al-26Mg. Appliquée aux chondres, les résultats montrent que certains chondres se sont formés dès 0.7 million d’années après les CAIs, soulignant ainsi que leur production a commencé en réalité 1 million d’années plus tôt que ce qui était admis jusqu’à présent. Le processus de formation des chondres s’est poursuivi ensuite pendant trois millions d’années. Bien qu’important, ce décalage des âges de formation des chondres par rapport aux CAIs n’est cependant pas suffisant pour réconcilier les chronologies Pb-Pb et 26Al-26Mg. L’autre résultat important de cette étude est de montrer, grâce à plusieurs approches isotopiques, que l’âge absolu Pb-Pb des CAIs doit être réévalué à 4568.7 millions d’années (au lieu de 4567.2 millions d’années comme estimé précédemment). Lorsque les âges 26Al-26Mg sont ancrés par rapport à ce nouvel âge absolu des CAIs, les chronologies Pb-Pb et 26Al-26Mg de la formation des chondres deviennent concordantes. Ce résultat est fondamental car il permet, pour la première fois, d’obtenir un cadre chronologique cohérent pour la formation des poussières lors de la petite enfance du système solaire.

Lien vers le texte plus détaillé

Piralla, M., Villeneuve, J., Schnuriger, N., Bekaert, D.V., Marrocchi, Y. 2023. A unified chronology of dust formation in the early solar system. Icarus, V.394, https://doi.org/10.1016/j.icarus.2023.115427