Astéroïdes : un nouveau doute sur le Grand bombardement tardif

De nombreuses caractéristiques du Système solaire s'expliquent bien en supposant des migrations des planètes géantes. Elles auraient provoqué un intense bombardement de petits corps célestes. Il ne s'est peut-être pas produit il y a environ 4 milliards d'années si l'on en croit des météorites provenant de l'astéroïde Vesta.

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La découverte des Jupiters chaudes en 1995 a contraint les planétologues et astrophysiciens, engagés dans l'élucidation des énigmes de la cosmogonie des exoplanètes, à prendre au sérieux la notion de migration planétaire. Tant et si bien d'ailleurs que l'on s'est aperçu que les planètes géantes du Système solaire avaient très probablement migré, elles aussi, au début de son histoire.

C'est ce qu'implique en effet le fameux « modèle de Nice », proposé et développé au début des années 2000 par l'astronome et planétologue italien Alessandro Morbidelli (de l'Observatoire de la Côte d'Azur à Nice), lequel a  été complété par la suite par le modèle du Grand virage de bord, le Grand Tack, développé en particulier par l'astronome Sean Raymond, du Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux.

Le Système solaire est un laboratoire pour étudier la formation des planètes géantes et l'origine de la Vie que l'on peut utiliser conjointement avec le reste de l'Univers, observable dans le même but. MOJO : Modeling the Origin of JOvian planets, c'est-à-dire modélisation de l'origine des planètes joviennes, est un projet de recherche qui a donné lieu à une série de vidéos présentant la théorie de l'origine du Système solaire et en particulier des géantes gazeuses par deux spécialistes réputés, Alessandro Morbidelli et Sean Raymond. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Laurence Honnorat

Un bombardement planétaire sur la surface de la Terre et la Lune

Ainsi, avec ses collègues Rodney Gomes, Hal Levison et Kleomenis Tsiganis, Alessandro Morbidelli avait avancé en 2005 dans un article du journal Nature qu'une importante migration planétaire avait affecté les planètes géantes du Système solaire il y a 4 milliards d'années environ. On pouvait de cette façon, non seulement expliquer bien des caractéristiques des orbites des corps célestes dans le Système solaire, mais aussi des observations faites suite au programme lunaire Apollo, et qui avait conduit à adopter, au moins pour une partie de la communauté scientifique, le scénario dit du Grand bombardement tardif.

Les échantillons de roches lunaires rapportés sur Terre par les astronautes avaient été analysés par les cosmochimistes qui les avaient mis en relation avec d'autres données, comme celles obtenues avec la connaissance de la topographie lunaire, l'étude du champ de gravité de notre satellite, etc. Les roches collectées lors des missions Apollo 15, Apollo 16 et Apollo 17 à proximité de grands bassins d'impacts que sont respectivement la Mer des Pluies (Mare Imbrium), la Mer des Nectars (Mare Nectaris) et la Mer de la Sérénité (Mare Serenitatis) se sont en particulier révélées intrigantes. En effet, les cosmochronomètres des échantillons donnaient tous des âges presque identiques, à savoir entre 4,1 et 3,8 milliards d'années.

Comment expliquer alors qu'en se basant sur d'autres cosmochronomètres, les cosmochimistes étaient arrivés à la conclusion que la Terre, la Lune et les autres planètes principales du Système solaire s'étaient formées au sein d'un disque protoplanétaire, il y a environ 4,5 milliards d'années, après un véritable jeu de massacre avec des collisions de planétésimaux sur des embryons planétaires, selon un taux de collision exponentiellement décroissant depuis ces 4,5 milliards d'années ?

Une vue d'artiste du Grand bombardement tardif ou Late Heavy Bombardment en anglais. © Mark A. Garlick

En fait, tout se passait comme si un intense pic dans le bombardement de météorites, comètes et planétésimaux laissés par la formation du Système solaire s'était produit il y a environ 4 milliards d'années. Ce sont aussi les âges des plus vieilles roches terrestres et des plus vieilles météorites d'origine lunaire retrouvées sur notre Planète bleue. Un « Grand bombardement tardif » aurait donc été à l'origine des grands bassins lunaires et aurait fait fondre largement la surface de la Terre, remettant à zéro certains des géochronomètres de sa croûte.

Une mémoire du Système solaire avec les astéroïdes

Mais ces dernières années,  de plus en plus de critiques se sont élevées en ce qui concerne la datation voire même l'existence du Late Heavy Bombardment ou LHB en anglais. Ainsi, nous ne pourrions pas être sûrs que les datations des roches lunaires ne soient en fait pas biaisées par les éjectas de la mer des Pluies (Mare Imbrium, en latin) qui est la deuxième mer lunaire par sa superficie, après l'Océan des Tempêtes (Oceanus Procellarum) et surtout la plus grande mer associée à un bassin d'impact (son diamètre étant d'environ 1.123 kilomètres).

Une des vidéos prises par la sonde japonaise Kaguya. Elle survole ici la Mer des Pluies. © Jaxa, NH

La Mer des Pluies se serait bien formée il y a environ 4 milliards d'années mais les autres grands bassins d'impact seraient plus anciens. En fait, si tel est le cas, les cratères et les bassins lunaires suivraient bien une loi de décroissance dans le temps, c'est-à-dire que l'intensité du bombardement en petits corps célestes serait bien constamment décroissante depuis environ 4,5 milliards d'années, quelques dizaines de millions d'années après le début de la formation du Système solaire.

Une nouvelle pièce vient d'être apportée au débat par une équipe de chercheurs japonais des universités de Tokyo et Hiroshima via un article dans Earth and Planetary Letters. Ils se sont penchés sur des météorites que l'on appelle des eucrites, c'est-à-dire des achondrites, plus précisément des météorites différenciées dont le matériau est analogue aux basaltes terrestres et qui sont donc le produit d'un volcanisme effusif. On a toutes les raisons de penser qu'elles viennent de la surface de l'astéroïde Vesta, que l'on connaît bien mieux aujourd'hui grâce au succès de la mission Dawn. Un des échantillons analysés provenait de la fameuse météorite de Juvinas, ou simplement Juvinas, une météorite tombée en 1821 près du village de Juvinas, en Ardèche.

Mizuho Koike, planétologue de l'université d'Hiroshima explique dans un communiqué la conclusion à laquelle lui et ses collègues sont arrivés : « Selon les études sur les roches lunaires d'Apollo dans les années 1970, la Terre, la Lune et tout le Système solaire intérieur auraient souffert de nombreux impacts météoritiques il y a environ 3,9 Ga. Cet événement est considéré comme un processus clé au cours de l'évolution précoce de notre Planète. Cependant, la validité de l'idée de LHB a été remise en question récemment. Pour trancher, une base de données solide sur les âges des impacts est nécessaire. Nous avons constaté que les roches de Vesta ont enregistré les multiples impacts qui se sont produits il y a entre 4,4 et 4,15 Ga, soit nettement plus tôt que le pic prévu du LHB à ~ 3,9 Ga. En revanche, aucune preuve d'impact n'a été identifiée à 3,9 Ga ou plus. Ces résultats suggèrent que Vesta (et probablement d'autres astéroïdes) n'a pas enregistré le LHB. Au lieu de cela, ils ont subi des impacts massifs à un stade précoce ».

Il est encore probablement trop tôt pour en déduire que le LHB n'a jamais existé ou qu'il s'est produit plus tôt qu'on ne le pensait. D'autres études similaires avec des météorites dont la provenance dans la Ceinture principale d'astéroïdes est bien déterminée seront nécessaires pour cela.