Il peut sembler presque impossible de déterminer comment le système solaire s'est formé, étant donné qu'il s'est produit il y a environ 4,5 milliards d'années. Heureusement, une grande partie des débris qui ont été laissés par le processus de formation sont encore disponibles aujourd'hui pour l'étude, encerclant notre système solaire sous la forme de roches et de débris qui se dirigent parfois vers la Terre.
Parmi les débris les plus utiles se trouvent le type de météorites le plus ancien et le moins altéré, connu sous le nom de chondrites. Ils sont construits principalement de petits grains pierreux, appelés chondres, qui ont à peine un millimètre de diamètre.
Et maintenant, les scientifiques reçoivent des indices importants sur l'évolution du premier système solaire, grâce à de nouvelles recherches basées sur les mesures de laboratoire les plus précises jamais faites des champs magnétiques piégés dans ces minuscules grains.
Pour le décomposer, les météorites chondrites sont des morceaux d'astéroïdes - rompus par des collisions - qui sont restés relativement inchangés depuis leur formation lors de la naissance du système solaire. Les chondres qu'ils contiennent se sont formés lorsque des plaques de nébuleuse solaire - des nuages de poussière qui entourent les jeunes soleils - ont été chauffées au-dessus du point de fusion de la roche pendant des heures, voire des jours.
La poussière capturée lors de ces «événements de fusion» a été fondue en gouttelettes de roche fondue, qui se sont ensuite refroidies et cristallisées en chondres. Au fur et à mesure que les chondres se refroidissaient, les minéraux contenant du fer se sont aimantés par le champ magnétique local dans le nuage de gaz. Ces champs magnétiques sont conservés dans les chondres jusqu'à nos jours.
Les grains de chondrule dont les champs magnétiques ont été cartographiés dans la nouvelle étude provenaient d'une météorite nommée Semarkona - du nom de la ville de l'Inde où elle est tombée en 1940.
Roger Fu du MIT - travaillant sous Benjamin Weiss - était le principal auteur de l'étude; avec Steve Desch de l'École d'exploration de la Terre et de l'espace de l'Arizona State University attaché comme co-auteur.
Selon l'étude, publiée cette semaine dans Science, les mesures qu'ils ont collectées indiquent que les ondes de choc traversant le nuage de gaz poussiéreux autour du soleil nouveau-né sont un facteur majeur de la formation du système solaire.
«Les mesures effectuées par Fu et Weiss sont étonnantes et sans précédent», explique Steve Desch. «Non seulement ils ont mesuré de minuscules champs magnétiques des milliers de fois plus faibles qu’une boussole, mais ils ont cartographié la variation des champs magnétiques enregistrée par la météorite, millimètre par millimètre.»
Les scientifiques se sont concentrés spécifiquement sur les champs magnétiques intégrés capturés par les grains d'olivine «poussiéreux» qui contiennent d'abondants minéraux contenant du fer. Ceux-ci avaient un champ magnétique d'environ 54 microtesla, similaire au champ magnétique à la surface de la Terre (qui varie de 25 à 65 microtesla).
Par coïncidence, de nombreuses mesures antérieures de météorites impliquaient également des intensités de champ similaires. Mais il est maintenant entendu que ces mesures ont détecté des minéraux magnétiques qui ont été contaminés par le propre champ magnétique de la Terre, ou même par les aimants à main utilisés par les collecteurs de météorites.
«Les nouvelles expériences», dit Desch, «sondent les minéraux magnétiques dans des chondres jamais mesurés auparavant. Ils montrent également que chaque chondrule est magnétisée comme un petit aimant en barre, mais avec un «nord» pointant dans des directions aléatoires. »
Cela montre, dit-il, qu'ils sont devenus magnétisés avant ils ont été construits dans la météorite, et non en étant assis à la surface de la Terre. Cette observation, combinée à la présence d'ondes de choc au cours de la formation solaire précoce, donne une image intéressante de l'histoire ancienne de notre système solaire.
«Ma modélisation des événements de chauffage montre que les ondes de choc traversant la nébuleuse solaire sont ce qui a fait fondre la plupart des chondres», explique Desch. Selon la force et la taille de l'onde de choc, le champ magnétique de fond peut être amplifié jusqu'à 30 fois. «Étant donné la force de champ magnétique mesurée d'environ 54 microtesla», a-t-il ajouté, «cela montre que le champ de fond dans la nébuleuse se situait probablement entre 5 et 50 microtesla.»
Il existe d'autres idées sur la formation des chondres, certaines impliquant des éruptions magnétiques au-dessus de la nébuleuse solaire ou le passage à travers le champ magnétique du soleil. Mais ces mécanismes nécessitent des champs magnétiques plus forts que ceux qui ont été mesurés dans les échantillons de Semarkona.
Cela renforce l'idée que les chocs ont fait fondre les chondres de la nébuleuse solaire à peu près à l'emplacement de la ceinture d'astéroïdes d'aujourd'hui, qui se trouve environ deux à quatre fois plus loin du soleil que les orbites de la Terre.
Desch déclare: «Il s'agit de la première mesure vraiment précise et fiable du champ magnétique dans le gaz à partir duquel nos planètes se sont formées.»
