Des diamants trouvés dans une météorite se seraient formés dans une planète disparue de notre système solaire

Des scientifiques ont découvert que de minuscules diamants trouvés à l’intérieur d’une météorite présentent des signes qu’ils proviennent d’une planète perdue, une planète qui remonte aux premiers jours du système solaire.

Cette découverte étonnante pourrait nous aider à élucider l’une des questions les plus durables de l’astronomie, celle de la formation des planètes.

Selon des chercheurs de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Suisse), les diamants d’un astéroïde appelé Almahata Sitta (2008 TC3), tombé dans le désert nubien en octobre 2008, se sont formés à des pressions compatibles avec les premières protoplanètes du système solaire.

Il y a beaucoup de mystères entourant la formation des planètes, mais en ce 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 avec des grains de poussière dans le disque protoplanétaire autour d’une jeune étoile. Grâce aux forces électrostatiques, ces grains commencent à se coller les uns aux autres. Si suffisamment de grains de poussière s’accumulent graduellement pour former de plus gros agglomérats, et qu’il y en a suffisamment qui entrent en collision et fusionnent, le tout s’effondre gravitationnellement en un corps plus solide de 1 à 10 kilomètres en taille, appelé planétésimal.

Représentation artistique présentant une très jeune étoile entourée par un disque de gaz et de poussière, les matières premières à partir desquelles des planètes rocheuses, comme la Terre, sont censées se former. (NASA)

La plupart des planétésimaux restent de cette taille. Mais certains, à l’aide de leur champ magnétique et de leurs orbites excentriques, entrent en collision et se rejoignent, souvent à grande vitesse, pour former des objets plus grands entre la taille de la Lune et celle de Mars, avec un noyau en fusion. Ce sont des protoplanètes, des « embryons » de planètes, et le système solaire primitif en possédait des centaines.

Une jeune étoile accompagnée d’une planète en formation. (NASA)

Au fil du temps, ils sont entrés en collision à plusieurs reprises, se fondant en masses de plus en plus grandes jusqu’à ce qu’ils forment les planètes que nous connaissons aujourd’hui. Et les astéroïdes qui flottent encore autour du système solaire sont, selon les astronomes, les restes de cette époque, des collisions répétées qui ont repoussé des matériaux dans l’espace.

Almahata Sitta fut un cas rare, la première fois que du matériel météoritique est récupéré d’un astéroïde qui a été suivi depuis l’espace et lors de sa collision avec la Terre.

Mais ce n’est pas la seule chose qui a rendu Almahata Sitta si spécial. Elle s’est avérée être un type rare de météorite, appelée uréilite, qui a une composition inhabituelle par rapport à d’autres météorites rocheuses en contenant beaucoup de carbone sous forme de nanodiamants.

Il existe trois modèles de formation de l’uréilite :

• la transformation par choc du carbone en diamant par impact à grande vitesse ;
• le dépôt chimique en phase vapeur à l’intérieur de la nébuleuse solaire ;
• la 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 ou l’autre de ces possibilités.

Les chercheurs, dirigés par le scientifique planétaire de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Farhang Nabiei, ont étudié les inclusions de diamants à l’intérieur de la météorite et ils ont trouvé des cristaux de diamants relativement gros, jusqu’à 100 μm, qui ne pouvaient pas se former par un impact, en raison de la courte durée d’un tel événement, ce qui ne laisserait pas le temps à de si gros cristaux de se former.

Selon les chercheurs, un dépôt chimique en phase vapeur n’aurait pas non plus pu produire des cristaux de cette taille, ce qui laisse comme hypothèse la pression statique élevée.

L’autre aspect fascinant des diamants, c’est qu’en se formant, ils emprisonnent souvent les minéraux présents dans leur environnement de formation. À l’aide de la microscopie électronique à transmission et de la spectroscopie des pertes d’énergie, l’équipe a analysé les diamants d’Almahata Sitta pour voir quelles étaient ces inclusions minérales.

A partir de l’étude : micrographie électronique et cartes de composition des inclusions de diamants dans l’uréilite. (Farhang Nabiei et col./ Nature Communications)

Ils ont découvert de la chromite, du phosphate et du sulfure de fer-nickel incrustés dans le diamant, avec des compositions et des morphologies qui n’auraient pu se produire que sous une pression supérieure à 20 gigapascals, soit près de 200 000 fois celle de la pression atmosphérique au niveau de la mer.

Ici sur Terre, la plupart des diamants se forment à environ 4,5 gigapascals. Les résultats de l’équipe suggèrent que les diamants d’Almahata Sitta se sont formés dans une protoplanète de la taille de Mercure à Mars.

Selon les chercheurs dans leur étude :

Bien qu’il s’agisse de la première preuve convaincante pour un corps aussi grand qui a disparu depuis, leur existence dans le système solaire précoce a été prédite par des modèles de formation planétaire.   

Les corps de la taille de Mars étaient courants et s’accumulaient pour former de plus grandes planètes, ou entraient en collision avec le Soleil ou étaient éjectés du système solaire.   

Cette étude fournit des preuves convaincantes que le corps de l’ureilite était l’une de ces grandes planètes « perdues » avant d’être détruites par des collisions. 

L’étude publiée dans Nature Communications : A large planetary body inferred from diamond inclusions in a ureilite meteorite.