danse avec l'ellipse
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Une naissance nébuleuse.
À l'origine du système solaire se trouverait une concentration de gaz interstellaire formant une nébuleuse chaude et chimiquement homogène. On sait que notre Galaxie est parcourue de nuages de gaz interstellaire. Pour une raison encore mal connue, mais qui pourrait être l'explosion d'une supernova distante et l'onde de choc qui en résulte, un de ces nuages est l'objet d'une concentration anormale, accompagnée d'un refroidissement sensible. Animé d'un mouvement de rotation, ce nuage, dynamiquement instable, subit une succession de fragmentations. On admet aujourd'hui que notre système solaire est né de l'évolution hydrodynamique d'un des fragments du nuage interstellaire initial. Cette évolution se caractérise par un aplatissement progressif du fragment, avec une concentration de gaz très chauds au centre et une concentration de gaz plus froids et de poussières dans son plan médian. Les poussières jouent un rôle prépondérant durant l'évolution du nuage et, plus tard, lors de la formation des corps du système solaire. Elles sont à l'origine de ce qu'on appelle des grains interstellaires. Ceux-ci représentent en général 1 pour cent de la masse totale du nuage, et l'hypothèse la plus vraisemblable consiste à supposer qu'ils sont injectés dans l'espace interstellaire à l'occasion de l'explosion de l'enveloppe des étoiles. Il s'agit donc d'un transfert de la matière des étoiles et leur nature chimique peut par conséquent être très variable. Ils sont le résultat de la condensation des éléments (y compris des éléments lourds) créés par la nucléosynthèse au coeur des étoiles. Transportés à la périphérie où ils se condensent, et éjectés dans l'espace au moment de l'explosion de l'étoile, ils sont constitués de grains de fer ou de grains silicatés. L'opacité thermique de ces grains explique le refroidissement du nuage primitif et assure son évolution. En outre, les grains servent de noyaux autour desquels vont s'agglomérer les toutes premières concentrations de matière qui atteignent progressivement des dimensions de l'ordre du centimètre. À la faveur de mécanismes encore mal compris, dont l'accrétion (agglomération et fusion des particules ayant des orbites proches), les agrégats croissent pour devenir des planétésimales (très petites planètes). Cette accrétion se produit au cours du refroidissement de la nébuleuse, après que les forces, gravitationnelles et centrifuges se sont équilibrées, quand la contraction de la nébuleuse s'est arrêtée. Dans un tel schéma, la composition chimique des planétésimales -et par suite, en gros, celle des planètes- dépend principalement de la structure thermique de la nébuleuse. Les conditions locales varient selon la distance au centre de la nébuleuse. À une distance donnée, n'importe quel condensat n'a pas le temps de se former et de s'accumuler durant le laps de temps, relativement court, du refroidissement de la nébuleuse. Les différences observées dans la composition des planètes et en particulier des planètes telluriques ont pour origine des différences dans le rôle que jouent, dans les processus d'accrétion, non seulement la structure thermique de la nébuleuse, mais aussi l'interaction avec le gaz environnant des premières particules solides formées. Par exemple, dans le cas de Vénus et de la Terre, planètes relativement proches l'une de l'autre, cette interaction se traduit entre autres par des états d'oxydation très différents des manteaux. Le manteau de Vénus serait caractérisé par une absence totale d'oxyde de fer, alors que le manteau terrestre en contient 9 pour cent. Les théories d'accrétion, en particulier celles qui supposent un équilibre chimique avec les gaz de la nébuleuse, suggèrent quelle doit être la nature des substances volatiles occluses à l'intérieur des planètes telluriques et, par suite, peuvent être une indication de la composition chimique de leurs atmosphères. Mars et la Terre devraient posséder des atmosphères composées essentiellement de vapeur d'eau, tandis que l'atmosphère de Vénus ne devrait contenir que très peu de vapeur d'eau ou de substances carbonées et sulfurées. On dispose depuis peu de mesures précises du contenu des atmosphères de Mars et de Vénus, en particulier sur le dosage en isotopes de l'argon. Ces mesures permettent de penser différemment le scénario de la nébuleuse primitive. Le nouveau processus intégrerait une phase d'accrétion très lente, permettant l'apport de matériaux nouveaux provenant du bombardement par des météorites ou des comètes, dans les premiers âges du système solaire. |
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