Des scientifiques ont découvert que de minuscules diamants trouvés à l’intérieur d’une météorite montrent des signes d’origine d’une planète perdue – une planète qui remonte aux premiers jours du système solaire.
Cette découverte étonnante pourrait nous aider à résoudre l’une des questions les plus persistantes de l’astronomie, celle de la formation des planètes.
Selon les chercheurs de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne, les diamants provenant d’un astéroïde appelé Almahata Sitta, tombé dans le désert de Nubie en octobre 2008, se sont formés à des pressions correspondant aux premières protoplanètes du système solaire.
La formation des planètes recèle de nombreux mystères, mais en nous basant sur notre propre système solaire et en étudiant le nombre croissant d’exoplanètes, nous savons plus ou moins comment cela pourrait fonctionner.
Tout commence par des grains de poussière dans le disque protoplanétaire autour d’une jeune étoile. Grâce à des forces électrostatiques, ces grains commencent à s’accrocher les uns aux autres.
Si un nombre suffisant de grains de poussière s’accumulent progressivement pour former des amas plus importants, puis si un nombre suffisant de ces amas entrent en collision et fusionnent, l’ensemble s’effondre gravitationnellement pour former un corps plus solide d’une taille comprise entre 1 et 10 kilomètres – un planétésimal.
La plupart des planétésimaux conservent cette taille. Mais certains, grâce à leur champ magnétique et à leurs orbites excentriques, entrent en collision et se rejoignent, souvent à grande vitesse, pour former des objets plus grands, de la taille de la Lune à celle de Mars, avec un noyau en fusion.
Ces objets sont appelés protoplanètes, les “embryons” de planètes, et le système solaire primitif en comptait des centaines.
Au fil du temps, elles sont entrées en collision les unes avec les autres, fusionnant en masses de plus en plus grandes jusqu’à former les planètes que nous connaissons aujourd’hui.
Selon les astronomes, les astéroïdes qui flottent encore dans le système solaire sont les vestiges de cette époque, des collisions répétées qui ont projeté des matériaux dans l’espace.
Almahata Sitta est un cas rare – c’est la première fois que des matériaux météoritiques ont été récupérés sur un astéroïde qui avait été suivi depuis l’espace et pendant sa collision avec la Terre.
Mais ce n’est pas la seule chose qui rendait Almahata Sitta spécial. Il s’est avéré qu’il s’agissait d’un type rare de météorite appelé uréilite, dont la composition est inhabituelle par rapport aux autres météorites pierreuses : elle contient beaucoup de carbone sous forme de nanodiamants.
Il existe trois modèles de formation de l’uréilite : transformation du carbone en diamant sous l’effet d’un choc, par le biais d’un impact à grande vitesse ; dépôt de vapeur chimique à l’intérieur de la nébuleuse solaire ; et haute pression statique à l’intérieur d’un corps plus grand, comme une protoplanète.
Cependant, jusqu’à présent, aucune preuve n’a pu être trouvée pour confirmer l’une de ces méthodes par rapport à l’autre.
Les chercheurs, dirigés par le planétologue Farhang Nabiei, ont étudié les inclusions de diamant à l’intérieur de la météorite et ont trouvé des cristaux de diamant individuels relativement grands, jusqu’à 100 μm, qui n’auraient pas pu se former lors d’un événement d’impact, en raison de la courte durée d’un tel événement, qui ne laisserait pas le temps à des cristaux aussi grands de se former.
Selon les chercheurs, le dépôt chimique en phase vapeur n’aurait pas non plus pu produire des cristaux de cette taille – ce qui suppose une pression élevée statique.
L’autre aspect fascinant des diamants est que, lors de leur formation, ils piègent souvent les minéraux présents dans leur environnement de formation. À l’aide de la microscopie électronique à transmission et de la spectroscopie de perte d’énergie des électrons, l’équipe a analysé les diamants Almahata Sitta pour voir quelles étaient ces inclusions minérales.
Ils ont découvert de la chromite, du phosphate et du sulfure de fer-nickel intégrés dans le diamant, avec des compositions et des morphologies qui n’ont pu se produire que sous une pression supérieure à 20 gigapascals, soit près de 200 000 fois la pression atmosphérique au niveau de la mer.
Sur Terre, la plupart des diamants se forment à une pression d’environ 4,5 gigapascals. Le résultat de l’équipe suggère que les diamants d’Almahata Sitta se sont formés dans une protoplanète de la taille de Mercure à Mars.
“Bien qu’il s’agisse de la première preuve irréfutable de l’existence d’un corps de cette taille, aujourd’hui disparu, leur existence au début du système solaire a été prédite par les modèles de formation planétaire”, écrivent les chercheurs dans leur article.
“Les corps de la taille de Mars étaient courants, et s’accrétaient pour former des planètes plus grandes, ou entraient en collision avec le Soleil ou étaient éjectés du système solaire.
“Cette étude fournit des preuves convaincantes que le corps parent uréilite était une de ces grandes planètes “perdues” avant d’être détruites par des collisions.”
Les recherches ont été publiées dans la revue Nature Communications.