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Une nouvelle méthode utilisée pour étudier la géochimie des planètes implique que la Terre n'est pas unique – Technologik

Une nouvelle étude de UCLA implique que des planètes semblables à la Terre peuvent être courantes dans l’univers. L'équipe d'astrophysiciens et de géochimistes présente de nouvelles preuves que la Terre n'est pas unique. L'étude a été publiée dans la revue Science le 18 octobre.

"Nous venons d'augmenter la probabilité que de nombreuses planètes rocheuses ressemblent à la Terre, et il existe un très grand nombre de planètes rocheuses dans l'univers", a déclaré le co-auteur Edward Young, professeur de géochimie et cosmochimie à UCLA.

Les scientifiques, dirigés par Alexandra Doyle, étudiante diplômée en géochimie et astrochimie à l'UCLA, ont mis au point une nouvelle méthode permettant d'analyser en détail la géochimie des planètes extérieures à notre système solaire. Doyle l'a fait en analysant les éléments dans les roches à partir d'astéroïdes ou de fragments de planètes rocheuses qui gravitaient autour de six étoiles naines blanches.

"Nous étudions la géochimie dans les roches d'autres étoiles, ce qui est presque inconnu", a déclaré Young.

"Apprendre la composition des planètes en dehors de notre système solaire est très difficile", a déclaré la co-auteure, Hilke Schlichting, professeure agrégée d'astrophysique et de science planétaire à l'UCLA. "Nous avons utilisé la seule méthode possible – une méthode que nous avons expérimentée – pour déterminer la géochimie des roches en dehors du système solaire."

Les étoiles naines blanches sont des restes denses, brûlés d’étoiles normales. Leur forte attraction gravitationnelle fait en sorte que des éléments lourds tels que le carbone, l'oxygène et l'azote s'enfoncent rapidement dans leurs intérieurs, où les éléments lourds ne peuvent pas être détectés par les télescopes. L'étoile naine blanche la plus proche que Doyle a étudiée se trouve à environ 200 années-lumière de la Terre et la plus éloignée à 665 années-lumière.

"En observant ces nains blancs et les éléments présents dans leur atmosphère, nous observons les éléments présents dans le corps qui gravitent autour du nain blanc", a déclaré Doyle. La grande force gravitationnelle du nain blanc déchiquette l'astéroïde ou le fragment de planète qui l'orbite, et le matériau tombe sur le nain blanc, a-t-elle déclaré. "Observer un nain blanc, c'est comme faire une autopsie du contenu de ce qu'il a englouti dans son système solaire."

Les données analysées par Doyle ont été recueillies au télescope, principalement à partir du W.M. Keck Observatory à Hawaii, que les scientifiques de l'espace avaient précédemment recueillis à d'autres fins scientifiques.

"Si je devais simplement regarder une étoile naine blanche, je m'attendrais à voir de l'hydrogène et de l'hélium", a déclaré Doyle. "Mais dans ces données, je vois également d'autres matériaux, tels que le silicium, le magnésium, le carbone et l'oxygène – des matériaux qui s'accumulent sur les naines blanches à partir de corps qui les gravitaient autour."

Lorsque le fer est oxydé, il partage ses électrons avec l'oxygène, créant ainsi une liaison chimique entre eux, a déclaré Young. "Ceci s'appelle l'oxydation, et vous pouvez le voir quand le métal se rouille", a-t-il déclaré. "L'oxygène vole les électrons du fer, produisant de l'oxyde de fer plutôt que du fer. Nous avons mesuré la quantité de fer oxydée dans ces roches qui ont frappé la naine blanche. Nous avons étudié l'ampleur de la rouille du métal."

Les roches de la Terre, de Mars et d’autres parties de notre système solaire ont une composition chimique similaire et contiennent un niveau étonnamment élevé de fer oxydé, a déclaré Young. "Nous avons mesuré la quantité de fer oxydé dans ces roches qui ont touché le nain blanc", a-t-il déclaré.

Le soleil est principalement composé d'hydrogène, ce qui fait l'inverse de l'oxydation – l'hydrogène ajoute des électrons.

Les chercheurs ont déclaré que l'oxydation d'une planète rocheuse avait un effet important sur son atmosphère, son noyau et le type de roches qu'elle forme à sa surface. "Toute la chimie qui se produit à la surface de la Terre peut finalement être retracée jusqu'à l'état d'oxydation de la planète", a déclaré Young. "Le fait que nous ayons des océans et tous les ingrédients nécessaires à la vie remonte à l'oxydation de la planète. Les roches contrôlent la chimie."

Jusqu'à présent, les scientifiques ne savaient pas si la chimie des exoplanètes rocheuses était semblable ou très différente de celle de la Terre.

Quelle est la similitude entre les roches analysées par l'équipe de l'UCLA et les roches de la Terre et de Mars?

"Très similaire", a déclaré Doyle. "Ils ressemblent à la Terre et à la Mars en ce qui concerne leur fer oxydé. Nous constatons que les roches sont des roches partout, avec une géophysique et une géochimie très similaires."

"Cela a toujours été un mystère de savoir pourquoi les roches de notre système solaire sont si oxydées", a déclaré Young. "Ce n'est pas ce que vous attendez. Une question était de savoir si cela serait également vrai autour d'autres étoiles. Notre étude dit que oui. Cela augure bien de rechercher des planètes semblables à la Terre dans l'univers."

Les étoiles naines blanches constituent un environnement rare pour les scientifiques.

Les chercheurs ont étudié les six éléments les plus communs de la roche: le fer, l'oxygène, le silicium, le magnésium, le calcium et l'aluminium. Ils ont utilisé des formules et des calculs mathématiques parce que les scientifiques sont incapables d'étudier les roches réelles de naines blanches. "Nous pouvons déterminer la géochimie de ces roches de manière mathématique et comparer ces calculs avec ceux que nous avons de la Terre et de Mars", a déclaré Doyle, dont les bases sont en géologie et en mathématiques. "Comprendre les roches est crucial car elles révèlent la géochimie et la géophysique de la planète."

"Si les roches extraterrestres ont une quantité d'oxydation similaire à celle de la Terre, vous pouvez alors en déduire que la tectonique des plaques et le potentiel de champs magnétiques de la planète sont similaires à ceux de la Terre, qui sont largement considérés comme des ingrédients essentiels de la vie", a déclaré Schlichting. "Cette étude constitue un saut en avant pour pouvoir faire ces déductions pour des corps extérieurs à notre propre système solaire et indique qu'il est très probable qu'il existe de véritables analogues de la Terre."

Young a déclaré que son département regroupe des astrophysiciens et des géochimistes.

"Le résultat," a-t-il déclaré, "est que nous réalisons une véritable géochimie sur des roches extérieures à notre système solaire. La plupart des astrophysiciens ne penseraient pas à le faire, et la plupart des géochimistes ne penseraient pas à appliquer cela à un nain blanc."

La recherche a été financée par la NASA.

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