Les météorites cuites au four donnent des indices sur les atmosphères planétaires – Technoguide

Dans une nouvelle étude de laboratoire sur les atmosphères initiales des planètes rocheuses semblables à la Terre, des chercheurs de l’UC Santa Cruz ont chauffé des échantillons de météorite immaculés dans un four à haute température et analysé les gaz libérés.

Leurs résultats, publiés le 15 avril dans Nature Astronomy, suggèrent que les atmosphères initiales des planètes terrestres peuvent différer considérablement de nombreuses hypothèses courantes utilisées dans les modèles théoriques d’atmosphères planétaires.

“Ces informations seront importantes lorsque nous commencerons à être en mesure d’observer les atmosphères des exoplanètes avec de nouveaux télescopes et une instrumentation avancée”, a déclaré la première auteure Maggie Thompson, étudiante diplômée en astronomie et astrophysique à l’UC Santa Cruz.

On pense que les premières atmosphères des planètes rocheuses se forment principalement à partir de gaz libérés de la surface de la planète à la suite de l’échauffement intense lors de l’accrétion des blocs de construction planétaires et plus tard de l’activité volcanique au début du développement de la planète.

“Lorsque les éléments constitutifs d’une planète se rassemblent, le matériau est chauffé et des gaz sont produits, et si la planète est suffisamment grande, les gaz seront retenus sous forme d’atmosphère”, a expliqué la co-auteur Myriam Telus, professeur adjoint de sciences de la Terre et des planètes. à UC Santa Cruz. “Nous essayons de simuler en laboratoire ce processus très précoce lors de la formation de l’atmosphère d’une planète afin de pouvoir imposer des contraintes expérimentales à cette histoire.”

Les chercheurs ont analysé trois météorites d’un type connu sous le nom de chondrites carbonées de type CM, qui ont une composition considérée comme représentative du matériau à partir duquel le soleil et les planètes se sont formés.

“Ces météorites sont restées sur les matériaux des éléments constitutifs qui ont servi à former les planètes de notre système solaire”, a déclaré Thompson. «Les chondrites sont différentes des autres types de météorites en ce qu’elles n’ont pas chauffé suffisamment pour fondre, elles ont donc conservé certains des composants les plus primitifs qui peuvent nous renseigner sur la composition du système solaire au moment de la formation de la planète. “

En collaboration avec des scientifiques des matériaux du département de physique, les chercheurs ont mis en place un four relié à un spectromètre de masse et à un système de vide. Lorsque les échantillons de météorite ont été chauffés à 1200 degrés Celsius, le système a analysé les gaz volatils produits à partir des minéraux de l’échantillon. La vapeur d’eau était le gaz dominant, avec des quantités importantes de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone, et de plus petites quantités d’hydrogène et de sulfure d’hydrogène gazeux également libérées.

Selon Telus, les modèles d’atmosphères planétaires supposent souvent des abondances solaires – c’est-à-dire une composition similaire à celle du soleil et donc dominée par l’hydrogène et l’hélium.

“Sur la base du dégazage des météorites, cependant, on s’attendrait à ce que la vapeur d’eau soit le gaz dominant, suivie du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone”, a-t-elle déclaré. “Utiliser les abondances solaires est très bien pour les grandes planètes de la taille de Jupiter qui acquièrent leur atmosphère de la nébuleuse solaire, mais on pense que les petites planètes tirent davantage leur atmosphère du dégazage.”

Les chercheurs ont comparé leurs résultats avec les prédictions des modèles d’équilibre chimique basés sur la composition des météorites. «Sur le plan qualitatif, nous obtenons des résultats assez similaires à ceux que les modèles d’équilibre chimique prévoient que le dégazage devrait être dégazé, mais il existe également des différences», a déclaré Thompson. “Vous avez besoin d’expériences pour voir ce qui se passe réellement dans la pratique. Nous voulons faire cela pour une grande variété de météorites afin de fournir de meilleures contraintes pour les modèles théoriques d’atmosphères exoplanétaires.”

D’autres chercheurs ont fait des expériences de chauffage avec des météorites, mais ces études étaient à d’autres fins et utilisaient des méthodes différentes. “Beaucoup de gens s’intéressent à ce qui se passe lorsque les météorites pénètrent dans l’atmosphère terrestre, donc ce genre d’études n’a pas été fait avec ce cadre à l’esprit pour comprendre le dégazage”, a déclaré Thompson.

Les trois météorites analysées pour cette étude étaient la chondrite de Murchison, tombée en Australie en 1969; Jbilet Winselwan, collecté au Sahara occidental en 2013; et Aguas Zarcas, qui a chuté au Costa Rica en 2019.

“Il peut sembler arbitraire d’utiliser des météorites de notre système solaire pour comprendre les exoplanètes autour d’autres étoiles, mais des études sur d’autres étoiles révèlent que ce type de matériau est en fait assez courant autour d’autres étoiles”, a noté Telus.

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