TERRE (ORIGINE MÉTÉORITIQUE DE LA)

La Terre s'est formée par accrétion, l'agglomération de matériaux et d'objets rocheux présents dans le disque protoplanétaire. Au cours de son accrétion, suffisamment énergétique pour fondre les roches et créer un « océan de magma », la Terre s'est différenciée, la phase métallique plus dense, plongeant en son centre pour former le noyau et reléguant à la périphérie la partie silicatée qui, en refroidissant, a formé les roches du manteau. Les échantillons terrestres auxquels nous avons accès proviennent uniquement de la Terre silicatée, la question de la nature et de la composition des matériaux d'origine de notre planète reste ouverte.

Pour appréhender la composition de la Terre dans sa totalité, on utilise des météorites, appelées chondrites, car elles sont des témoins des matériaux indifférenciés présents dans le disque protoplanétaire. On compare leur composition aux échantillons de la Terre silicatée (basaltes et péridotites). La comparaison de la composition isotopique des échantillons terrestres avec celle des différents types de chondrites a révélé une similarité surprenante entre la composition terrestre et celle de l'un de ces types, les chondrites à enstatite, pour de nombreux éléments tels que l'oxygène, le nickel, le chrome, ou encore le titane. Ces observations ont naturellement soulevé la question de savoir si notre planète ne serait autre que le résultat de l'accrétion de chondrites à enstatite.

Le silicium (Si) possède trois isotopes stables de masse 28, 29, et 30. La mesure de la composition isotopique en silicium a été rendue possible au cours des dix dernières années grâce aux progrès de la spectrométrie de masse à très haute résolution. La composition isotopique du silicium des roches silicatées de la Terre s'avère différente de celle de tous les types de chondrites. Cela peut être expliqué par l'incorporation de silicium plus riche en isotopes légers dans le métal, lors de la formation du noyau terrestre. L'amplitude de cette différence de composition isotopique dépend directement de la température de l'équilibre entre métal et silicate dans l'océan de magma avant que le métal et le silicate ne se séparent. Sur ce principe, les écarts de composition isotopique du silicium observés ont permis de déterminer quelle aurait été la température de formation du noyau terrestre si la planète provenait uniquement de l'accrétion de chondrites à enstatite. Cette température, d'environ 1 500 kelvins (0 kelvin [K] correspond à environ — 273 ⁰C), est très inférieure à celle prédite par l'ensemble des modèles de formation du noyau terrestre qui convergent autour de 3 000 K. De plus, elle est plus basse que la température de fusion d'une péridotite typique du manteau terrestre ; elle ne permet donc pas de reproduire les conditions nécessaires à la présence d'un océan de magma. La Terre ne peut donc pas provenir des seules chondrites à enstatite.

Restait à comprendre l'intrigante similarité entre les chondrites à enstatite et la Terre pour les isotopes autres que ceux du silicium. Cette similarité peut en fait être expliquée par un mélange de trois types de chondrites différents. Cela implique qu'au moment où la Terre s'est formée le disque protoplanétaire était déjà relativement bien mélangé, un fait que de nouveaux modèles de composition de la Terre devront prendre en compte.

— Caroline FITOUSSI