Un atome disparu dévoile les secrets du système solaire

Si un atome d'un élément chimique a un excès de protons ou de neutrons, il devient instable. Il va sécréter ces particules supplémentaires, des rayons gamma ou d'autres particules de désintégration, jusqu'à ce que le noyau de l'atome soit stable. Le niobium-92 (92Nb) est un tel atome instable, que les spécialistes appellent également un radionucléide. Sa demi-vie est de 37 millions d'années, ce qui est relativement court. C'est la raison pour laquelle le 92Nb a disparu de la scène peu après la formation de notre système solaire. Aujourd'hui, seul son descendant stable, le zircon-92 (92Zr), témoigne de l'existence de 92Nb.

Pourtant, ce radionucléide disparu peut encore servir aux scientifiques : Le chronomètre dit 92Nb-92Zr permet de dater des événements qui se sont déroulés dans le système solaire primitif il y a environ 4,57 milliards d'années. Cependant, ce chronomètre n'était pas très précis jusqu'à présent, car il n'existe aucune information précise sur la quantité de 92Nb réellement présente à la naissance du système solaire.

Une météorite, clé de l'ère primaire

Une équipe de chercheurs de l'ETH Zurich et du Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) est parvenue à améliorer sensiblement le chronomètre. Les chercheurs ont réussi ce tour de force par un moyen détourné : ils ont d'abord extrait d'une météorite, qui est un fragment de l'astéro?de Vesta, des minéraux rares de zircon et de rutile. Ces minéraux sont les plus appropriés pour la détermination du 92Nb, car ils donnent des indications précises sur la fréquence du 92Nb au moment de la formation de la météorite. L'équipe a ensuite utilisé la datation à l'uranium et au plomb pour calculer la fréquence du 92Nb au moment de la formation du système solaire. Gr?ce à la combinaison des deux méthodes, les chercheuses ont pu augmenter massivement la précision du chronomètre 92Nb-92Zr utilisé jusqu'à présent.

"Ce chronomètre amélioré deviendra un outil puissant qui nous permettra de dater plus précisément la formation et l'évolution des astéro?des et des planètes au cours des dix premiers millions d'années qui ont suivi la formation du système solaire", explique Maria Sch?nb?chler, professeure à l'Institut de géochimie et de pétrologie de l'ETH Zurich, qui a dirigé l'étude.

Les supernovae libèrent du niobium-92

Maintenant que les chercheurs connaissent mieux la fréquence du 92Nb au tout début de notre système solaire, ils peuvent aussi mieux délimiter l'endroit où ces atomes ont été formés et d'où provient le matériau qui compose notre Soleil et les planètes.

Ainsi, de nombreux éléments indiquent que le système solaire interne, avec les planètes rocheuses Terre et Mars, est influencé par des matériaux éjectés par des supernovae de type Ia dans notre galaxie de la Voie lactée. Lors de ces explosions stellaires, deux étoiles en orbite interagissent avant d'exploser et d'éjecter de la matière stellaire. Le système solaire externe, quant à lui, a été principalement alimenté par ce que l'on appelle une supernova à effondrement nucléaire. Il s'agit d'une étoile massive qui s'est effondrée sur elle-même avant d'exploser violemment. Cette explosion a probablement eu lieu dans la même pouponnière d'étoiles que celle où notre Soleil s'est formé.