Mars se serait formée au sein de la Ceinture d'astéroïdes

Si les scénarios cosmogoniques pour l'origine du Système solaire ont fait des bonds de géants au cours du dernier tiers du XX^e siècle, sous l'influence de l'ère spatiale et des progrès de la cosmochimie, il serait faux de croire que nous comprenons et connaissons bien l'histoire de la formation des planètes. Les chercheurs sont toujours en train d'utiliser les techniques de la mécanique céleste en construisant de savantes simulations numériquessimulations numériques sur ordinateurordinateur pour en percer les secrets.

Cela a conduit par exemple au scénario du Grand Tack (que l'on pourrait traduire par « Grand virement », puisque tacking en anglais fait référence au virement de bord d'un voilier) qui prend place pendant les premiers millions d'années de la formation du Système solaire, lorsqu'il existait un disque protoplanétaire contenant de la poussière et d'importantes quantités de gaz. C'est à ce moment-là que des embryonsembryons de planètes ont commencé à se former par accrétion et que certains d'entre eux vont capter suffisamment de gaz pour faire naître rapidement des géantes gazeuses, alors que les grandes planètes rocheusesplanètes rocheuses vont mettre un peu plus de temps à émerger. JupiterJupiter aurait ainsi entraîné la naissance d'un anneau appauvri en matièrematière qui a séparé ce disque en deux parties. Les forces de gravitégravité qui ont résulté de cette configuration ont fait qu'au fur et à mesure que la partie interne du disque était attirée par le SoleilSoleil, cet anneau s'en rapprochait aussi et cela a conduit à la migration de la géante vers notre ÉtoileÉtoile.

Moins massive et formée un peu plus tard, Saturne aurait elle aussi migré dans le disque de gaz, et plus rapidement que Jupiter qu'elle rattrapa. Elle finit par provoquer un phénomène de résonancerésonance gravitationnelle avec sa sœur aînée lorsque sa période orbitalepériode orbitale devint un multiple entier de cette dernière. Un deuxième anneau appauvri en matière se forma alors entre les deux planètes, ce qui stoppa leur migration avant de l'inverser. Jupiter aurait influencé par son champ de gravitationgravitation le processus de croissance de Mars et c'est pour cette raison que la Planète rouge ne possède qu'une massemasse ne valant que le dixième de celle de la Terre.

Dans un article déposé sur arXiv, un groupe de chercheurs suggère maintenant que le scénario du Grand Tack permet aussi de comprendre pourquoi la composition chimique de Mars diffère autant de celle de la Terre et de celles que l'on attribue à VénusVénus et Mercure.

Cosmochimie et mécanique céleste, les clés de l’histoire de Mars

En effet, nous disposons d'échantillons de Mars sous la forme de certaines météoritesmétéorites trouvées sur Terre et qui ont pu être identifiées comme telles, notamment parce qu'elles contiennent des bulles de gaz piégées dont la composition et la signature isotopique sont caractéristiques de l'atmosphèreatmosphère martienne. Cependant l'analyse de la composition des minérauxminéraux a conduit à trouver une signature isotopique qui pose problème dans le cadre des scénarios cosmochimiques de la naissance des planètes rocheuses complétés par ceux des simulations numériques basées sur la mécanique céleste.

Ces scénarios laissaient entendre jusqu'à présent que Vénus, la Terre et Mars avaient commencé à se former à partir de matériaux situés à des distances proches du jeune Soleil dans le disque protoplanétaire. Bien qu'il devait exister un gradientgradient chimique dans ce disque, malgré tout turbulent, imposé par la baisse de température relativement à la distance au Soleil et qui gouvernait donc la condensationcondensation de certains types de composés (en gros des glaces dans les régions éloignées et des silicatessilicates réfractairesréfractaires dans les régions proches), les chercheurs pouvaient donc s'attendre à des similitudes dans la composition de ces planètes rocheuses du Système solaire.

Il semble que ce ne soit pas le cas, ce qui suggère que Mars ne s'est pas formée dans la région qu'elle occupe actuellement et qu'elle a migré. C'est ce à quoi conduirait le Grand Tack dans les nouvelles simulations effectuées par les chercheurs.

Le lieu de naissance de la Planète rouge se situerait quelque part dans la région de la Ceinture d’astéroïdes si l'on veut tenir compte de toutes les contraintes de la cosmochimie et de la mécanique céleste. Mars s'y serait formée en 5 à 10 millions d'années tout au plus. Puis elle y serait restée quelques millions d'années avant de rejoindre sa position actuelle, en 100 millions d'années environ, sous l'effet de son interaction gravitationnelle avec des corps de la Ceinture. Ceux-ci auraient, en réponse, migré eux-mêmes vers Jupiter dont le champ de gravitation aurait fini par les éjecter du Système solaire.

Ce scénario est intéressant pour l'exobiologie parce qu'il suggère que Mars s'est formée dans une région où elle pouvait capter plus d'éléments volatils, comme de l'eau, que la Terre et Vénus, et aussi être moins sensible au rayonnement du jeune Soleil que ces cousines telluriques, de sorte que les conditions pour l'existence d'une atmosphère favorable à l'apparition et à l'évolution de la vie y étaient peut-être meilleures que ce que l'on pensait.