Mystères de la nébuleuse solaire

Il y a quelques milliards d’années, après que des générations de soleils plus anciens soient nées et mortes, un nuage tourbillonnant de poussière et de gaz s’est effondré sur lui-même pour donner naissance à une étoile naissante.
En tombant vers l’intérieur, le nuage en forme de boule a commencé à s’aplatir et à tourner, ressemblant finalement à une crêpe qui tourne. La substance du nuage était principalement constituée de simples atomes d’hydrogène et d’hélium, mais elle était parsemée ici et là d’éléments plus complexes forgés dans les fours internes et les explosions mortelles des étoiles plus anciennes. Même si un nouveau soleil a pris forme au centre du nuage, des perturbations se sont formées plus loin. En un temps remarquablement court selon les normes astronomiques — « seulement » quelques dizaines de millions d’années, voire moins — ces tourbillons de matière se sont condensés en planètes.
Aujourd’hui, ce système stellaire abrite une étonnante diversité d’environnements — des montagnes immenses et d’énormes canyons déchiquetés sur les planètes intérieures rocheuses aux volcans de soufre et aux geysers de glace sur les lunes qui tournent autour d’énormes planètes gazeuses plus éloignées de l’étoile, dont les orbites sont sillonnées par des légions de comètes et d’astéroïdes.
C’est l’histoire, nous disent les astronomes, de la façon dont le Soleil, notre Terre et le système solaire qu’ils occupent tous deux ont vu le jour. Les observations effectuées au cours de plusieurs décennies ont permis d’établir les grandes lignes de cette histoire. Mais la façon exacte dont le nuage de poussière et de gaz, appelé « nébuleuse solaire », s’est transformé en système solaire que nous voyons autour de nous aujourd’hui, reste un grand mystère pour les scientifiques.
L’une des principales façons dont les scientifiques abordent la question de la formation du système solaire est de comparer les éléments et les isotopes qui composaient le nuage de poussière et de gaz originel aux compositions des planètes, des lunes, des astéroïdes et des comètes du système solaire actuel. (Un isotope est une variation d’un élément qui est plus lourd ou plus léger que la forme standard de l’élément parce que chaque atome a plus ou moins de neutrons dans son noyau). Mais quels étaient les ingrédients de la nébuleuse solaire originelle ?
Heureusement, la nature fournit une trace fossile de la nébuleuse solaire. Comme les autres étoiles de sa taille, le Soleil possède une atmosphère externe qui s’écoule lentement mais régulièrement dans l’espace. Cette matière, composée principalement d’atomes chargés d’électricité appelés ions, s’écoule vers l’extérieur, au-delà des planètes, en un flux constant appelé « vent solaire ». Ce vent est un instantané des matériaux présents dans les couches superficielles du Soleil, qui reflète à son tour la composition de la nébuleuse solaire originelle.
C’est la raison d’être de la mission Genesis. En volant au-delà des influences parasites des champs magnétiques terrestres, le vaisseau spatial peut collecter des échantillons du vent solaire révélant la composition du nuage qui a formé le système solaire il y a près de 5 milliards d’années.
Les astronomes étudient depuis longtemps la composition du Soleil en décomposant son spectre solaire à l’aide d’instruments installés sur des télescopes et des satellites. Mais ces observations ne sont pas assez précises pour la science planétaire d’aujourd’hui. En analysant les laboratoires terrestres du vent solaire, les scientifiques de Genesis peuvent trouver des rapports précis d’isotopes et d’éléments dans la nébuleuse solaire. Les données de base obtenues par la mission Genesis sont nécessaires pour faire avancer les théories sur la nébuleuse solaire et l’évolution des planètes.
Le principal objectif de Genesis est de sonder le mystère de l’oxygène dans le système solaire. Les quantités d’isotopes d’oxygène varient selon les corps du système solaire, bien que la raison de cette variété soit totalement inconnue. Les différentes parties du système solaire présentent des proportions distinctes de trois isotopes de l’oxygène appelés O16, O17 et O18. O16 est la forme la plus courante d’un atome d’oxygène, contenant huit protons et huit neutrons pour un poids atomique d’environ 16. O17 a un neutron supplémentaire, tandis que O18 a deux extraneutrons.
Bien que les scientifiques connaissent le rapport des isotopes de l’oxygène dans des corps comme les astéroïdes, la Terre, laLune et Mars, le rapport des isotopes de l’oxygène dans le Soleil n’est pas bien compris.
La genèse fournira cette dernière pièce de puzzle pour déterminer comment la nébuleuse solaire a évolué en corps du système solaire.
Comprendre les origines des variations des isotopes de l’oxygène est une clé pour comprendre l’origine du système solaire. Est-ce qu’une partie du système solaire actuel contient les mêmes rapports de ces isotopes d’oxygène que ce que la Genèse trouve exister dans la nébuleuse solaire originelle ? En découvrant comment ces différences de rapports isotopiques ont survécu, nous réduirons les possibilités de savoir comment les différents matériaux ou régions de la nébuleuse se sont mélangés ou non.