Dans une nouvelle étude en laboratoire des atmosphères initiales des planètes rocheuses semblables à la Terre, des chercheurs de l'Université de Californie ont chauffé des échantillons d'une météorite primordiale dans un four à haute température et analysé les gaz qui se sont formés.
Les résultats suggèrent que les atmosphères initiales des planètes terrestres peuvent différer considérablement de nombreuses hypothèses courantes utilisées dans les modèles théoriques des atmosphères planétaires. Ces informations seront importantes alors que nous commençons à observer les atmosphères des exoplanètes avec de nouveaux télescopes et des instruments avancés.
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On pense que les premières atmosphères des planètes rocheuses se sont formées principalement à partir de gaz libérés de la surface de la planète à la suite d'un chauffage intense lors de l'accumulation de blocs de construction planétaires et de l'activité volcanique ultérieure aux premiers stades du développement de la planète. Au fur et à mesure que les éléments constitutifs d'une planète se rejoignent, le matériau se réchauffe et des gaz se forment, et si la planète est suffisamment grande, les gaz seront piégés sous forme d'atmosphère. Les scientifiques tentent de simuler en laboratoire ce processus très précoce de formation de l'atmosphère de la planète.
Les chercheurs ont analysé trois météorites appelées chondrites carbonées de type CM, dont la composition est considérée comme représentative du matériau à partir duquel le Soleil et les planètes se sont formés. Les chondrites diffèrent des autres types de météorites en ce sens qu'elles ne chauffent pas assez pour fondre, elles contiennent donc certains des composants les plus primitifs qui peuvent nous renseigner sur la composition du système solaire lorsque les planètes se sont formées.
En collaboration avec des scientifiques des matériaux du département de physique, les chercheurs ont installé un four relié à un spectromètre de masse et à un système de vide. Lorsque les échantillons de météorite ont été chauffés à 1200 XNUMX °C, le système a analysé les gaz volatils qui se forment à partir des minéraux de l'échantillon. La vapeur d'eau était le gaz prédominant avec des quantités importantes de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone, et de plus petites quantités d'hydrogène et de sulfure d'hydrogène ont également été libérées.
Selon les experts, les modèles d'atmosphères planétaires supposent souvent une composition similaire à celle du Soleil, et sont donc dominées par l'hydrogène et l'hélium. "Cependant, sur la base du dégazage des météorites, on pourrait s'attendre à ce que la vapeur d'eau soit le gaz prédominant, suivie du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone", disent-ils. "L'utilisation de la composition solaire est normale pour les grandes planètes de la taille de Jupiter qui tirent leur atmosphère de la nébuleuse solaire, mais on pense que les petites planètes tirent davantage leur atmosphère du dégazage.
Les chercheurs ont comparé leurs résultats avec les prédictions des modèles d'équilibre chimique basés sur la composition des météorites : « Qualitativement, nous obtenons des résultats très similaires à ce que prédisent les modèles d'équilibre chimique, ce qui mérite d'être souligné, mais il y a aussi quelques différences. Des expériences sont nécessaires pour voir ce qui se passe réellement dans la pratique. Nous voulons le faire pour une grande variété de météorites afin de fournir de meilleures contraintes pour les modèles théoriques d'atmosphères d'exoplanètes."
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