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Bien que plus des deux tiers de la Terre soient recouverts d'océans, d'un point de vue astronomique, les planètes intérieures de notre système solaire sont plut?t sèches - heureusement, car trop de bonnes choses peuvent faire plus de mal que de bien. En effet, si la proportion d'eau d'une planète rocheuse est nettement plus importante que celle de la Terre, son manteau solide est recouvert d'un océan global profond et d'une couche de glace impénétrable au fond de l'océan. Cela empêche les cycles géochimiques tels que le cycle du carbone sur la Terre, qui stabilisent le climat et créent les conditions pour la vie telle que nous la connaissons.

"Avons-nous donc été extraordinairement chanceux ou existe-t-il des effets systématiques qui distinguent les systèmes planétaires comme le n?tre des autres ?" s'est demandé Tim Lichtenberg lorsqu'il a entamé sa thèse de doctorat aux Instituts d'astronomie et de géophysique de l'ETH Zurich.

Gr?ce à des modèles informatiques, il a maintenant simulé, avec des collègues des universités de Bayreuth, Berne et Michigan, la formation de planètes à partir de leurs éléments constitutifs, les planétésimaux - des morceaux de pierre et de glace d'un diamètre probablement de quelques dizaines de kilomètres. Ces planétésimaux se forment à la naissance d'un système planétaire dans un disque de poussière et de gaz autour de l'étoile et grandissent pour former des embryons de planètes.

"On pense actuellement que la Terre a hérité la plus grande partie de son eau de ces planétésimaux en partie riches en eau", explique Lichtenberg, qui travaille aujourd'hui comme postdoctorant à l'Université d'Oxford. "Mais si une planète rocheuse terrestre accumule beaucoup de matériaux provenant d'au-delà de ce que l'on appelle la limite des neiges, elle re?oit beaucoup trop d'eau". Cependant, si ces planétésimaux sont chauffés de l'intérieur, une partie de la glace d'eau d'origine s'évapore et s'échappe dans l'espace avant de pouvoir être transférée à la planète.

Chauffage radioactif

C'est précisément ce qui pourrait s'être produit peu après la naissance de notre système solaire, il y a 4,6 milliards d'années, et qui se produit encore en de nombreux autres endroits de la Voie lactée, comme on le suppose à partir des traces primitives trouvées dans les météorites. Lorsque le proto-soleil s'est formé, une supernova s'est produite dans le voisinage cosmique. Des éléments radioactifs, dont l'aluminium-26 (Al-26), ont été formés dans cette étoile explosive et injectés dans notre jeune système solaire, soit par des vents stellaires violents, soit par l'éjection de supernova de l'étoile massive mourante.

La désintégration de l'Al-26 a ensuite chauffé les planétésimaux de l'intérieur et les a asséchés. Les chercheurs ont maintenant pu montrer dans leurs modèles informatiques : Si l'Al-26 est présent en quantité à la naissance d'un système planétaire comme le n?tre ou plus fréquemment encore, les planétésimaux sont systématiquement déshydratés par ce chauffage avant d'être incorporés dans des embryons de planètes.

"Les résultats de nos simulations indiquent donc qu'il existe deux types qualitativement différents de systèmes planétaires", résume Lichtenberg : "d'un c?té, ceux qui ressemblent au système solaire et dont les planètes ne contiennent que peu d'eau. De l'autre, il y a ceux dans lesquels se forment en premier lieu des mondes océaniques, car lors de leur formation, il n'y avait pas d'étoile massive à proximité, et donc pas d'Al-26.

L'aluminium fait la différence

La présence d'Al-26 pendant la formation des planétésimaux peut être à l'origine d'une différence d'enrichissement en eau d'un ordre de grandeur entre ces deux types de systèmes planétaires." D'autres questions restent en suspens. Il faudra par exemple étudier comment l'assèchement par Al-26 interagit avec la croissance des planètes géantes, comme Proto-Jupiter dans le système solaire primitif.

Les prédictions quantitatives issues de ce travail peuvent aider les futurs télescopes spatiaux à la chasse aux planètes extrasolaires à trouver d'éventuelles traces et différences dans la composition des planètes et à affiner les effets prédits du mécanisme de déshydratation d'Al-26. C'est pourquoi les chercheurs attendent avec impatience le lancement prochain de missions spatiales qui permettront d'étudier des exoplanètes de la taille de la Terre situées en dehors de notre système solaire. Celles-ci rapprocheront l'humanité de la réponse à la question de savoir si notre planète d'origine est unique ou s'il existe pratiquement une infinité de mondes comme le n?tre.

Cet article de Barbara Vonarburg est d'abord paru sur le site de page externePlanète S.