La planète naine Vesta, une fenêtre sur le système solaire primitif –

Vesta est le deuxième plus grand corps de la ceinture d’astéroïdes avec 500 kilomètres de diamètre. Il est assez grand pour avoir évolué de la même manière que les corps rocheux et terrestres comme la Terre, la Lune et Mars. Au début, il s’agissait de boules de roche en fusion chauffées par des collisions. Le fer et les sidérophiles, ou éléments « amoureux du fer » tels que le rhénium, l’osmium, l’iridium, le platine et le palladium ont coulé au centre pour former un noyau métallique, laissant le manteau pauvre en ces éléments. Au fur et à mesure que la planète se refroidissait, une fine croûte solide s’est formée sur le manteau. Plus tard, les météorites ont apporté du fer et d’autres éléments à la croûte.

La majeure partie d’une planète comme la Terre est le manteau. Mais les roches de type manteau sont rares parmi les astéroïdes et les météorites.

“Si nous regardons les météorites, nous avons du matériel de base, nous avons une croûte, mais nous ne voyons pas de manteau”, a déclaré Qing-Zhu Yin, professeur de sciences de la Terre et des planètes au Collège des lettres et des sciences de l’UC Davis. Les scientifiques planétaires ont appelé cela le “problème du manteau manquant”.

Dans le récent article de Nature Communications, les étudiants diplômés de Yin et UC Davis, Supratim Dey et Audrey Miller, ont travaillé avec le premier auteur Zoltan Vaci de l’Université du Nouveau-Mexique pour décrire trois météorites récemment découvertes qui incluent la roche du manteau, appelées ultramafiques qui incluent l’olivine minérale comme un composant majeur. L’équipe de l’UC Davis a contribué à une analyse précise des isotopes, créant une empreinte digitale qui leur a permis d’identifier les météorites comme provenant de Vesta ou d’un corps très similaire.

“C’est la première fois que nous avons pu goûter au manteau de Vesta”, a déclaré Yin. La mission Dawn de la NASA a observé à distance des roches du plus grand cratère d’impact du pôle sud sur Vesta en 2011, mais n’a pas trouvé de roche du manteau.

Sonder le système solaire primitif

Parce qu’il est si petit, Vesta a formé une croûte solide bien avant des corps plus gros comme la Terre, la Lune et Mars. Ainsi, les éléments sidérophiles qui se sont accumulés dans sa croûte et son manteau constituent un enregistrement du tout début du système solaire après la formation du noyau. Au fil du temps, les collisions ont brisé des morceaux de Vesta qui tombent parfois sur Terre sous forme de météorites.

Le laboratoire de Yin à l’UC Davis avait auparavant collaboré avec une équipe internationale examinant des éléments de la croûte lunaire pour sonder le système solaire primitif. Dans le deuxième article, publié dans Nature Astronomy, Meng-Hua Zhu de l’Université des sciences et technologies de Macao, Yin et ses collègues ont étendu ce travail à l’aide de Vesta.

“Parce que Vesta s’est formé très tôt, c’est un bon modèle pour examiner toute l’histoire du système solaire”, a déclaré Yin. “Cela nous ramène à deux millions d’années après le début de la formation du système solaire.”

On pensait que Vesta et les plus grandes planètes intérieures pourraient avoir obtenu une grande partie de leur matériel de la ceinture d’astéroïdes. Mais une conclusion clé de l’étude était que les planètes intérieures (Mercure, Vénus, Terre et Lune, Mars et planètes naines intérieures) tiraient la majeure partie de leur masse de la collision et de la fusion avec d’autres grands corps en fusion au début du système solaire. La ceinture d’astéroïdes elle-même représente le matériel restant de la formation des planètes, mais n’a pas beaucoup contribué aux mondes plus vastes.

Co-auteurs supplémentaires sur le Communication Nature les articles sont : James Day et Marine Paquet, Scripps Institute of Oceanography, UC San Diego ; Karen Ziegler et Carl Agee, Université du Nouveau-Mexique ; Rainer Bartoschewitz, Laboratoire de météorites de Bartoschewitz, Gifhorn, Allemagne ; et Andreas Pack, Georg-August-Universität, Göttingen, Allemagne. Les autres coauteurs de Yin sur l’article Nature Astronomy sont : Alessandro Morbidelli, Université de Nice-Sophia Antipolis, France ; Wladimir Neumann, Universität Heidelberg, Allemagne ; James Day, Scripps Institute of Oceanography, UCSD ; David Rubie, Université de Bayreuth, Allemagne ; Gregory Archer, Université de Münster, Allemagne ; Natalia Artemieva, Institut des sciences planétaires, Tucson ; Harry Becker et Kai Wünnemann, Freie Universität Berlin.

Le travail a été en partie soutenu par le Fonds de développement scientifique et technologique, Macao, la Deutsche Forschungsgemeinschaft et la NASA.