Une planète de la taille de la Lune aurait rapidement évolué et disparu dans le système solaire.

Un corps planétaire de la taille de la Lune a-t-il grandi rapidement et péri jeune dans le système solaire primitif ?

Un météorite rare récupéré dans le désert du Sahara pourrait être un fragment d’un corps planétaire de la taille de la Lune. Ce corps aurait formé rapidement et rencontré une fin violente dans les premiers jours du système solaire.

Le météorite, nommé Northwest Africa (NWA) 12774, a été acheté en 2019 auprès d’un marchand mauritanien. Il appartient à un groupe rare appelé angrites, des roches volcaniques de l’espace dont seulement 68 spécimens ont été trouvés. Pendant un certain temps, les scientifiques ont supposé que la plupart des angrites provenaient d’un astéroïde de taille modérée, peut-être de quelques centaines de kilomètres de diamètre, similaire à la façon dont les météorites eucrites sont probablement liées à l’astéroïde de la ceinture principale 4 Vesta, large de 500 kilomètres. Cette hypothèse était basée sur des morceaux minéraux intégrés dans le météorite, qui indiquent que les roches ont dû se former sous une pression considérable.

Cependant, une nouvelle analyse par Aaron Bell (Université du Colorado à Boulder) et ses collègues, publiée dans Earth and Planetary Science Letters, révèle que ces cristaux sont extrêmement riches en aluminium, qui est empaqueté dans une structure très serrée. De telles densités élevées n’auraient pu être atteintes que si les roches s’étaient formées à une pression beaucoup plus grande que les estimations précédentes.

Les chercheurs estiment que ces pressions ont dû atteindre 17,56 kilobars, ce qui correspond à la pression trouvée à une profondeur d’environ 50 à 60 kilomètres sous la croûte continentale de la Terre — dépassant de loin la pression interne au centre d’un corps comme 4 Vesta, estimée à environ 1 kilobar. Le corps parent des angrites ne pouvait pas être un astéroïde de la taille d’un kilomètre, mais devait être quelque chose de beaucoup plus grand : un monde stratifié d’au moins 2 000 kilomètres de diamètre.

De plus, les cristaux dans la roche apparaissent nets, montrant peu de signes de déformation. Cela suggère que, bien que la roche se soit formée dans un environnement à haute pression, elle a rapidement voyagé vers la surface. Elle n’est pas restée longtemps dans les profondeurs avant de remonter à la surface, où elle a été émise sous forme de magma basaltique, explique Bell.

La montée rapide indique une origine dans le manteau supérieur du corps parent, probablement à moins de 300 kilomètres de profondeur. Pour atteindre les pressions nécessaires à cette profondeur relativement faible, la gravité de la planète devait être importante. La conclusion : le corps parent devait être aussi grand que notre Lune — s’étendant sur environ 3 600 kilomètres.

Une énigme compositionnelle

“Le fait que ces échantillons existent et soient tombés sur Terre — c’est en partie de la chance,” déclare Bell. Il s’interroge sur le fait qu’un planétoïde de la taille de la Lune ait existé, ait finalement été réduit en morceaux, et que quatre milliards d’années plus tard, des fragments continuent de tomber sur Terre — cela défie l’imagination.

Cependant, la date de naissance de cette planète supposée reste un mystère. Les angrites sont parmi les matériaux les plus anciens connus du système solaire, formés juste quatre millions d’années après que les premiers solides se soient agglomérés à partir de la nébuleuse solaire. Le corps parent doit s’être constitué extrêmement rapidement. Ce calendrier remet en question les modèles traditionnels de formation planétaire, dont la plupart ne prédisent pas que des planètes de cette taille circulaient dans le système solaire si tôt, explique Bell. Des théories relativement nouvelles, telles que l’accrétion de galets, suggèrent que la formation des planètes était plus rapide que prévu dans les modèles précédents. En conséquence, cette découverte soutient l’idée d’une formation planétaire accélérée.

Le météorite s’ajoute à l’analyse précédente d’au moins 15 autres groupes de météorites métalliques qui pourraient également appartenir à des embryons planétaires détruits lors de la consolidation des planètes, il y a plus de 4,5 milliards d’années. “NWA 12774 est juste un morceau de plus de ce puzzle que nous complétons peu à peu,” déclare Josep Maria Trigo-Rodríguez (Conseil national de la recherche espagnol).

Les angrites contiennent presque pas de dioxyde de silicium, ou silice — le principal composant du sable de plage et un élément constitutif majeur de la plupart des planètes terrestres. Au lieu de cela, les angrites sont composées de minéraux inhabituels à haute température, censés s’être condensés directement à partir de la nébuleuse solaire primitive. Pour que le corps parent de cet angrite se soit formé si tôt après la naissance du système solaire, ces minéraux auraient pu constituer une part beaucoup plus importante du budget précoce du système solaire que les scientifiques ne l’avaient imaginé. “Cela implique qu’ils se sont formés à partir d’un mélange différent de matériaux d’accrétion,” déclare Bell.

Cependant, Trigo-Rodríguez reste plus prudent à ce sujet. “Ce météorite n’est qu’un morceau ; nous devrions en récupérer beaucoup plus pour comprendre la composition globale de son corps planétaire d’origine,” dit-il.

Nous pourrions déjà avoir ces informations à portée de main : des collections de météorites sous-étudiées sont dispersées dans des universités et des musées à travers le monde, note Bell. Un nouvel examen de ces collections pourrait même révéler une foule de planètes perdues et précoces non reconnues.