La proximité du champ magnétique du Soleil détermine la composition des planètes rocheuses, selon une étude | Sciences planétaires, Exploration spatiale

Les planètes terrestres (Mercure, Vénus, Terre et Mars) se différencient en trois couches : un noyau métallique, une coquille de silicate (manteau et croûte) et une enveloppe volatile de gaz, de glaces et, pour la Terre, d’eau liquide. Chaque couche a des éléments dominants différents (par exemple, une teneur en fer croissante avec la profondeur et une teneur en oxygène croissante à la surface). Le professeur William McDonough de l’Université du Maryland et le Dr Takashi Yoshizaki de l’Université du Tohoku ont maintenant développé un modèle montrant que la densité, la masse et la teneur en fer du noyau d’une planète rocheuse sont influencées par sa distance par rapport au champ magnétique du Soleil.

Le nouveau modèle développé par le professeur McDonough et le Dr Yoshizaki montre que lors de la formation précoce de notre système solaire, lorsque le jeune Soleil était entouré d’un nuage tourbillonnant de poussière et de gaz, des grains de fer étaient attirés vers le centre par le champ magnétique du Soleil. .

Lorsque les planètes ont commencé à se former à partir d’amas de cette poussière et de ce gaz, les planètes plus proches du Soleil ont incorporé plus de fer dans leur noyau que celles plus éloignées.

Les chercheurs ont découvert que la densité et la proportion de fer dans le noyau d’une planète rocheuse sont en corrélation avec la force du champ magnétique autour du Soleil pendant la formation planétaire.

Leur étude suggère que le magnétisme devrait être pris en compte dans les futures tentatives pour décrire la composition des planètes rocheuses, y compris celles en dehors de notre système solaire.

La composition du noyau d’une planète est importante pour son potentiel à soutenir la vie.

Sur Terre, par exemple, un noyau de fer en fusion crée une magnétosphère qui protège la planète des rayons cosmiques cancérigènes.

Le noyau contient également la majorité du phosphore de la planète, qui est un nutriment important pour le maintien de la vie basée sur le carbone.

À l’aide de modèles existants de formation planétaire, les scientifiques ont déterminé la vitesse à laquelle le gaz et la poussière ont été attirés au centre de notre système solaire pendant sa formation.

Ils ont pris en compte le champ magnétique qui aurait été généré par le Soleil lors de son apparition et ont calculé comment ce champ magnétique attirerait le fer à travers le nuage de poussière et de gaz.

Alors que le système solaire primitif commençait à se refroidir, la poussière et le gaz qui n’étaient pas attirés par le Soleil ont commencé à s’agglomérer.

Les amas les plus proches du Soleil auraient été exposés à un champ magnétique plus puissant et contiendraient donc plus de fer que ceux plus éloignés du Soleil.

Au fur et à mesure que les amas se sont fusionnés et se sont refroidis en planètes en rotation, les forces gravitationnelles ont attiré le fer dans leur noyau.

Densité des corps rocheux du système solaire : les densités non compressées et solides sont indiquées pour les planètes terrestres et les chondrites (en gris), respectivement ; les densités planétaires en vrac sont indiquées pour les astéroïdes (en bleu) ; pour 1 Ceres, sa densité apparente est une limite inférieure de sa densité solide, compte tenu de sa grande abondance de glace et de sa porosité ; la ligne rouge montre une courbe d’ajustement pour les planètes. Crédit image : McDonough & Yoshizaki, doi : 10.1186/s40645-021-00429-4.

Lorsque les auteurs ont incorporé leur modèle dans les calculs de formation planétaire, il a révélé un gradient de teneur et de densité en métal qui correspond parfaitement à ce que les scientifiques savent des planètes de notre système solaire.

Mercure a un noyau métallique qui représente environ les trois quarts de sa masse. Les noyaux de la Terre et de Vénus ne représentent qu’environ un tiers de leur masse, et Mars, la plus éloignée des planètes rocheuses, a un petit noyau qui ne représente qu’environ un quart de sa masse.

Cette nouvelle compréhension du rôle que joue le magnétisme dans la formation planétaire crée un problème dans l’étude des exoplanètes, car il n’existe actuellement aucune méthode pour déterminer les propriétés magnétiques d’une étoile à partir d’observations terrestres.

“Les attributs de notre système solaire peuvent être également applicables aux systèmes exoplanétaires”, ont déclaré les chercheurs.

“La génération d’une magnétosphère planétaire, qui nourrit la vie, façonne l’habitabilité d’une planète.”

“Il est probable que la durabilité de la vie dépend de manière critique du fait d’être situé dans la zone Goldilocks et d’avoir la bonne quantité de noyau métallique, qui contient une quantité appropriée d’un élément léger et ne refroidit pas trop rapidement.”

L’article de l’équipe a été publié dans la revue Progrès en sciences de la Terre et des planètes.

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WF McDonough et T. Yoshizaki. 2021. Compositions des planètes terrestres contrôlées par le champ magnétique du disque d’accrétion. Prog Terre Planète Sci 8, 39; doi: 10.1186 / s40645-021-00429-4