De minuscules cristaux bleus témoignent de la jeunesse active du soleil

Les scientifiques qui étudient des minéraux microscopiques trouvés dans une météorite ont découvert des preuves de la fougue du jeune enfant Sun.

En observant de jeunes étoiles, les scientifiques ont depuis longtemps deviné que le Soleil avait été actif dans sa jeunesse. Maintenant, les cristaux dans une météorite fournissent une preuve directe du passé énergétique du Soleil.

Illustration du disque solaire ancien, avec une image incrustée d'un cristal bleu d'hibonite, l'un des premiers minéraux à se former dans le système solaire.
Field Museum, Université de Chicago, NASA, ESA et E. Feild (STScl)

Le Soleil s'est formé il y a environ 4, 6 milliards d'années à partir d'un disque de gaz et de poussières en rotation qui s'étend probablement au-delà du système solaire actuel. Le disque a démarré à des températures supérieures à 1700 K (1 500 ° C ou 2 700 ° F), mais s’est ensuite refroidi, permettant ainsi au gaz de se solidifier. Certaines matières s’agrégeaient pour former des planètes, mais d’autres restaient groupées en roches plus petites.

La météorite Murchison, qui a atterri à Murchison, en Australie, le 28 septembre 1969, en est un fragment. Elle constitue un trésor pour les scientifiques depuis sa découverte. Maintenant, Levke K p (Université de Chicago) et ses collègues ont découvert que de minuscules cristaux bleus d’hibonite à l’intérieur du météorite brossent un tableau des débuts du Soleil. Les résultats apparaissent dans Nature Astronomy .

À l'aide d'un spectromètre de masse à l'ETH Zurich, en Suisse, les scientifiques ont analysé à nouveau les cristaux d'hibonite de la météorite, dont la plupart mesurent moins de 100 microns. L'hibonite, un minéral composé de calcium, d'aluminium et d'oxygène, se solidifie vers 1700K et se forme tôt dans l'histoire du système solaire. Mais les noyaux de protons et d'hélium à haute énergie émis par le jeune Soleil actif ont fragmenté certains des atomes constituant l'hibonite, les transformant en atomes plus petits tels que le néon et l'hélium. Ces atomes sont restés piégés dans le réseau d'hibonite pendant des milliards d'années.

Comme le néon et l'hélium sont des gaz inertes, ils n'interagissent généralement pas avec les autres atomes ou molécules. Par conséquent, leur quantité dans l'hibonite n'a pas changé depuis les débuts du Soleil. Lorsque le groupe de Kööp a utilisé un faisceau laser pour faire fondre les grains d'hibonite, il a libéré le néon et l'hélium piégés et a mesuré leurs quantités avec le spectromètre de masse. "Nous ne savions pas quelle quantité de néon et d'hélium nous verrions", déclare le coauteur Andrew Davis (Université de Chicago), mais "la quantité que nous avons vue était étonnamment importante".

Parce que les noyaux de protons et d'hélium provenant du jeune Soleil étaient très riches en énergie, la plupart d'entre eux auraient traversé l'hibonite, explique le coauteur Philipp Heck (Field Museum et Université de Chicago). «La probabilité qu'ils atteignent [les atomes d'hibonite] était très faible», explique Heck. «Mais le flux était très élevé», ajoute-t-il, ce qui a entraîné des mesures inattendues pour le néon et l'hélium.

Le Soleil émet toujours des particules de haute énergie, mais au rythme actuel, il faudrait environ 100 millions d'années pour créer la quantité de néon et d'hélium découverte par le groupe. Cela signifie que le Soleil était plus actif dans sa jeunesse qu'aujourd'hui. Bien que les scientifiques aient depuis longtemps des allusions sur les débuts énergiques du Soleil, «il s'agit de la plus solide source de preuves dans les météorites d'un Soleil précoce très actif», déclare Davis.

David Kring (Lunar and Planetary Institute) a également bon espoir quant aux résultats. «Les preuves semblent convaincantes, mais devront être confirmées par des analyses supplémentaires», dit-il. «J'aime ces types de moments où les météorologues sont capables d'utiliser les débris rocheux de la nature pour peindre de nouvelles images des origines de notre système solaire.»