Au commencement était le gaz et la poussière

Au commencement était le gaz et la poussière, la poussière elle-même était nouvelle dans l’Espace puisqu’elle avait été produite après le gaz dans le cœur des étoiles mortes explosées à l’origine de notre nébuleuse. Puis avec l’écoulement du temps, toujours long, un jour, une autre perturbation dans notre futur environnement initia une contraction des éléments qui s’y trouvaient. La contraction entraîna, dans une environnement gazeux de plus en plus dense, l’accrétion de grains de poussière avec d’autres grains de poussière, des galets puis des rochers, puis des agrégats de poussière, de galets et de rochers par le jeu de la force de gravité qui investissait la matière. Enfin une nouvelle étoile s’alluma, notre Soleil, dans le centre le plus dense du nuage, plus dense parce que centre. Et petit à petit autour d’elle des planètes commencèrent leur rotation presqu’éternelle puisqu’elle continue à ce jour, dans la chaleur des impacts de leur naissance et de la désintégration radioactive de leurs éléments chimiques les plus instables.

Il restait malgré tout des assemblages orphelins qui n’avaient pu s’agglomérer. L’espace est vaste et la densité essentielle. Ces orphelins ce sont les myriades d’astéroïdes qui nous entourent. Dans notre système on les retrouve nombreux dans trois ensembles : la Ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter, la Ceinture de Kuiper au-delà de Neptune, toutes deux plus ou moins dans le plan de l’écliptique solaire, et plus loin encore la sphère gigantesque du Nuage de Oort comme une coque ou un halo enveloppant tout ce qui est commandé par la force de gravité du Soleil. Une partie des astres de la Ceinture d’astéroïdes est sèche car ils se sont formés dans la chaleur, en deçà de la Ligne des glaces et, au-delà, la glace est partout présente comme elle l’est dans les lunes des planètes gazeuses, de Jupiter à Neptune.

A ces deux catégories d’astéroïdes, primitifs, s’ajoutent une troisième catégorie plus récente puisqu’elle résulte des chocs des météores*, astéroïdes primitifs et planétésimaux, sur les planètes déjà formées, et une quatrième dont on est devenu récemment conscients, celle des astéroïdes provenant de l’extérieur du système solaire comme le fameux Ouméaméa ou le moins fameux Borisov. Et, pour compliquer le tout, les rencontres entre astéroïdes évidemment inévitables dans les zones où ils sont nombreux, provoquent de temps en temps des décrochements vers les régions inférieures et le Soleil.

NB : *les météores sont les astéroïdes qui pénètrent dans l’atmosphère planétaire.

A part les rares intrus venus d’autres systèmes, l’ensemble de ces formations de roches et de poussière sont les témoins de nos premiers milliards d’années, depuis le début de l’accrétion jusqu’à la fin de la formation de notre système planétaire. Ce sont aussi les témoins de nos échanges interplanétaires jusqu’aujourd’hui mais évidemment davantage dans notre passé le plus violent (car les météores dans notre système « mature » sont devenus rares et moins massifs). C’est un véritable livre de sciences naturelles et le premier livre de notre Histoire et c’est pour cela qu’il est passionnant de les observer dans leurs débris et leurs traces laissées sur Terre, sur la Lune et sur Mars, et dans le ciel, en allant les photographier, les toucher (par sondes robotiques interposées!), les prélever, les analyser.

Le livre n’est évidemment pas facile à lire car le langage n’est pas clair (on apprend le code en même temps qu’on le lit) et que l’histoire est longue et a été très mouvementée. En principe les astéroïdes les plus éloignés du Soleil sont les plus primitifs (comme Arrokhot anciennement Ultima Thulé, objet de Kuiper observé par la sonde New Horizons après son survol de Pluton et Charon). Les plus évolués sont évidemment ceux qui proviennent d’impacts survenus sur d’autres planètes (les SNC* martiens par exemple). Les comètes, provenant probablement du Nuage de Oort sont des objets très anciens mais lorsqu’elles approchent du Soleil, elles perdent leur virginité par la chaleur et le dégazage. Les objets de la Ceinture d’astéroïdes sont de deux sortes car c’est à ce niveau qu’a fluctué la Ligne de glace (d’eau). Malheureusement (si l’on peut dire) pour la lisibilité, la Ceinture a été « bouleversée » par le couple Jupiter / Saturne (en fait directement, Jupiter) qui selon le « Modèle de Nice » d’Alessandro Morbidelli, est descendu vers le Soleil au travers de cette région avant de repartir beaucoup plus loin vers l’extérieur du système solaire. Pendant la descente puis le rebroussement du couple, des astéroïdes ont été absorbés/accrétés par la planète, d’autres ont été projetés dans d’autres régions (aussi bien vers le Soleil que vers l’extérieur du système). Il reste donc une Ceinture beaucoup plus clairsemée qu’elle n’était à l’origine et contenant un mélange de corps secs (plutôt vers le Soleil) et de corps glacés (plutôt vers l’extérieur du système). On s’interroge sur Cérès le plus gros planétoïde de la Ceinture, qui est très riche en glace et qui pourrait venir de très loin vers l’extérieur du système.

*Shergottites, Nakhlites et Chassignites d’après les lieux où l’on a trouvé les premières d’entre elles (Indes, Egypte, France). Elles sont très rares, quelques 130 identifiées sur plus de 60.000 météorites répertoriées à ce jour. Par mi elles les Shergottites, basaltiques sont les plus nombreuses (et les moins intéressantes).

Au-delà du contenu en eau, la composition minéralogique varie selon la taille et l’origine. Cérès (980 km de diamètre) est une quasi planète, on dit une « planète-naine », comme Pluton (1180 km de diamètre) et elle s’est différenciée en différentes couches conduisant jusqu’à son centre qui comprend les éléments les plus lourds, le fer et les sidérophiles. Cette différenciation s’est faite par la chaleur résultant de l’énergie cinétique générée par la chute des divers astéroïdes qu’a accrétés la planète-naine du fait de la force de gravité inhérente à sa masse. Toutes les masses importantes orbitant dans le ciel ont subi ce processus. Parmi les plus petites masses, on trouve des astéroïdes qui proviennent par éclatement de plus gros objets (comme Cérès ou plus petits) et qui sont constitués d’un des éléments résultant de la différenciation thermique (« en gros », métaux ou silicates). Mais on trouve aussi des astéroïdes qui sont restés isolés et dont l’évolution depuis les temps les plus lointains a été très limitée (ils n’ont pas fondu même si la chaleur a joué son rôle pendant leur formation !). En fait ce sont les plus abondants dans notre système (près de 90%). On les nomme « chondrites ». Ils sont constituées de silicates dont une partie est structurée en « chondres », petits grains de quelques centaines de nanomètres comprenant outre des silicates, d’autres éléments dont des métaux. Bien entendu tous les chondres n’ont pas la même composition*  et tous les astéroïdes n’ont pas la même proportion de chondres. Par ailleurs ils peuvent être plus ou moins cratérisés ou couverts de rochers. A cela s’ajoute un dernier élément de différentiation, la proximité au Soleil. L’astre jeune était fougueux et violent. Selon la distance, son influence radiative, à commencer par la chaleur, a été plus ou moins marquée. Elle n’est évidemment pas du tout la même pour un astéroïde de la Ceinture de Kuiper et pour un astéroïde géocroiseur.

*pour tracer l’origine des molécules prébiotiques, on recherche les chondrites carbonées dont certaines contiennent des molécules organiques, comme la météorite de Murchison (1969 Australie) dans laquelle on a trouvé des acides aminés et des sucres.

Vous percevez maintenant un peu mieux le « tableau », la diversité et les déductions qu’on peut en tirer sur les premiers temps de notre systèmes et sur son évolution pendant la phase la plus active de sa formation. Et vous comprenez maintenant pourquoi les missions vers Bennu, Ryugu ou la comète Tchouryoumov Gerasimenko, sans compter les enseignements que l’on peut tirer des météorites martiennes, identifiées sur Terre par la composition des bulles de gaz atmosphérique qu’elles ont emportés de leur lieu d’origine et qu’on identifie par comparaison avec ce qu’on sait aujourd’hui de la composition de l’atmosphère martienne. Nous avons sous les yeux les hiéroglyphes de la mémoire du temps mais le déchiffrement ne peut se faire que par comparaisons, analogies, prélèvements, analyses, nombre suffisant d’observations. C’est difficile mais beaucoup moins que le déchiffrement du palimpseste de notre planète où il est quasiment impossible de lire le texte des premières pages effacé par l’érosion tectonique et la vie.

A côté de l’astronomie des origines de l’Univers et celle des autres galaxies, plus ou moins lointaines, l’étude des astéroïdes n’est donc pas à négliger car ils sont la matière dont nous sommes faits. Les molécules organiques ne manquent pas et c’est sur ces petits corps, avec un peu ou beaucoup d’énergie, que se sont déroulés les premiers stades menant à notre propre complexité.

Image de titre: astéroïde Bennu, crédit NASA..

image ci-dessous: météorite de Murchison, Crédit : Philippe Schmitt-Kopplin

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Index L’appel de Mars 20 04 30

Pierre Brisson

Pierre Brisson

Pierre Brisson, président de la Mars Society Switzerland, membre du comité directeur de l'Association Planète Mars (France), économiste de formation (Uni.of Virginia), ancien banquier d'entreprises de profession, planétologue depuis toujours.

7 réponses à “Au commencement était le gaz et la poussière

  1. “La ou les ceinture de radiations de Van Allen, ainsi nommées en l’honneur du physicien américain James Alfred Van Allen, sont une zone toroïdale de la magnétosphère de la Terre qui entoure l’équateur magnétique et contient une grande densité de particules énergétiques provenant du vent solaire.” (Wikipédia). Y a-t-il vraiment une ceinture d’astéroïdes qui porte aussi ce nom? Ne s’agirait.il pas plutôt de la ceinture de Kuiper, une région située dans le plan du système solaire, effectivement située au-delà de l’orbite de Neptune?

    1. Tout à fait d’accord! Je me suis rendu compte de la confusion dès la publication à 12h30 et j’ai fait un correctif (ainsi que d’autres corrections mineures) à 12h34.
      Toutes mes excuses à mes premiers lecteurs!

  2. Il y a évidemment encore un groupe d’astéroïdes à mentionner : les Grecs et les Troyens !
    Ce sont deux ensemble d’astéroïdes situés sur l’orbite de Jupiter à 60° en avant et à 60° en arrière de la planète, formant deux triangles équilatéraux avec Jupier et le Soleil. Ces deux groupes sont fixés par la propriété gravitationnelle des points de Lagrange L4 et L5 qui sont des points de stabilité, à l’inverse des points L1, L2 et L3 situés sur un axe passant par le Soleil et la Planète qui sont instables.
    La Terre possède naturellement aussi ces 5 points de Lagrange et l’on sait que L4 et L5 sont occupés par des poussières et L4 par un petit astéroïde de 300 à 500 m, appelé 2010TK7 (masse encore inconnue) qui pourrait devenir dangereux pour nous…
    On pense que l’objet Theia, une proto planète troyenne (masse de 5 10^23 kg) qui a percuté la Terre (masse de 6 10^24 kg) devait être situé sur L4 avant de se précipiter sur la Terre, il y a 4,5 milliards d’années, pour en éjecter une masse de 7 10^22 kg qui devint la Lune.

    1. Vous avez tout à fait raison Monsieur de Reyff mais dans cet article j’ai voulu surtout insister sur la différenciation de la matière en fonction de son éloignement du Soleil et de la masse agglomérée. De ce point de vue, les Grecs et les Troyens ne doivent pas être très différents des géocroiseurs, du moins de ceux qui ont été formés dans notre région du système solaire.

  3. Bonjour Monsieur Brisson,
    Je n’ai RIEN COMPRIS… Vous écrivez :
    Au commencement était le gaz et la poussière, la poussière elle-même était nouvelle dans l’Espace puisqu’elle avait été produite après le gaz dans le cœur des étoiles mortes explosées…
    Et avant le gaz il y avait quoi? Des étoiles mortes alors?
    Si avant de nous exposer des présomptions compliquées, vous nous exposiez les connaissances simples. Les novices vous en seraient gré.

    1. Il y a d’autres articles dans ce blog qui parlent de l’origine des gaz. Je ne peux pas reprendre à chaque fois ce que j’écris avant.
      Ceci dit le gaz provient pour l’essentiel, c’est à dire l’hydrogène (et dans une moindre mesure l’hélium), de la libération de la lumière (photons) et de la matière (protons et électrons) quelques 380000 ans après le Big-bang. Il provient accessoirement (en termes de masse) de la nucléosynthèse au sein des étoiles. Avant le système solaire il y avait à la place (en mouvement autour du centre galactique) un nuage constitué principalement de gaz et d’un peu de poussière. Ce nuage provenait de l’hydrogène primordial enrichi par la supernova d’une étoile très massive qui a précédé la nébuleuse de laquelle est né le Soleil. Cette nébuleuse s’était contractée sous une influence extérieure quelconque (une autre supernova?).

      1. Merci Monsieur Bisson de prendre la peine de m’éclairer.
        Effectivement je ne lis pas systématiquement vos articles au demeurant très instructifs (lorsque j’arrive à suivre).
        Mais je ne me décourage pas et j’essayerais encore.
        Bonne soirée.

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