chimie de l'accrétion planétaire

Trois armoires remplies de pierres. Dans la première, des grains métalliques et un minéral gris, l'enstatite ; dans la deuxième, les mêmes grains, mais avec des veines rouillées ; dans la troisième, des argiles stratifiées, gonflées d'eau. Ces trois ensembles proviennent de météorites tombées sur Terre, des chondrites.

Dans les froides profondeurs de l'espace flottent des pierres plus anciennes que la Terre elle-même. À l'intérieur de certaines se cachent de minuscules billes de verre : les chondres. Elles se sont formées lorsque le disque de gaz et de poussière tourbillonnait encore autour du jeune Soleil.

Autour des jeunes étoiles tourbillonnent de plats nuages de gaz et de poussière — les futures systèmes planétaires. À l'intérieur de certains d'entre eux, un vide béant : la poussière et le gaz ont été balayés, comme si quelqu'un avait éclairci le milieu d'un disque vinyle.

Dans la fournaise de la formation stellaire, la température atteint 900 degrés — comme dans un haut-fourneau incandescent. C'est dans cette chaleur extrême que naissent les cristaux cosmiques.

Soixante-douze disques d'accrétion — des cocons tourbillonnants de gaz et de poussière cosmique — ont été scrutés par l'instrument MIRI à bord du James Webb. La plupart d'entre eux libèrent des flux dans l'espace : des structures coniques denses et de fines gerbes à grande vitesse.

L'étoile AB Aur est jeune, elle a environ 4 millions d'années. Autour d'elle tourbillonne un disque dense de gaz et de poussière. Récemment, un long bras de gaz s'est écrasé dans ce disque — un flux de matière provenant du nuage environnant.

Parmi les exoplanètes incandescentes qui tournent dangereusement près de leur étoile se cache un mystère de naissance. Il y a près de trois décennies, Michel Mayor et Didier Queloz ont découvert le premier de ces mondes, et depuis, les astronomes se demandent : comment une géante gazeuse peut-elle se…

Lorsqu'une planète géante se forme, elle attire du gaz. Une partie de ce gaz s'enroule autour d'elle en un petit disque — appelé disque circumplanétaire. C'est dans de tels disques que, selon les théories, naissent les satellites.

La jeune Terre était une boule bouillante de roche liquide, tandis que Théia, qui l'a percutée, avait eu le temps de refroidir et de se solidifier.

Si l'on comprime de l'eau entre deux plaques de verre de manière à ne laisser que deux couches de molécules, elle se transforme en quelque chose d'intermédiaire entre liquide et glace. À température ambiante, les molécules dans ce piège bougent encore, mais s'organisent déjà en une sorte de réseau cristallin.

Le télescope James Webb a plongé son regard dans le disque de gaz et de poussière entourant une jeune étoile, là où naissent les planètes, et y a pour la première fois distingué de la glace d'eau lourde.

Une épaisse soupe refroidit lentement dans une casserole. Soudain, le feu en dessous s'embrase, et la soupe se met à bouillonner, se décomposant en une multitude de petits tourbillons.

Dans la construction du Système solaire, comme dans un menu de dégustation gastronomique, la recette n'est pas toujours fixée à l'avance — parfois, le dernier ingrédient est ajouté alors que le plat est déjà sur le feu.

Les chondres ressemblent à des gouttes de pluie de pierre figées. Elles ont la taille d'un grain de sable, mais elles renferment l'histoire des premiers millions d'années du Système solaire.

De longs filaments protéiques, leurs enchevêtrements et leurs contacts aléatoires : c'est ainsi qu'on expliquait généralement la naissance des gouttelettes cellulaires.

Dans les confins froids du système solaire, l'eau est considérée comme le principal matériau de construction des glaces. Mais chez certaines comètes et certains corps glacés lointains, le rapport entre le monoxyde de carbone (CO) et l'eau est anormalement élevé — comme si une glace contenait soudain trop de sirop. D'où vient ce déséquilibre ?

Les planètes naissent de la poussière. Dans le disque qui entoure une jeune étoile, d'infimes grains de poussière se heurtent, s'agglutinent et grossissent peu à peu, comme une boule de neige qui dévale une pente.

Dans le disque protoplanétaire – le nuage de gaz et de poussière qui entoure une jeune étoile – les grains de poussière ne se contentent pas de tourner en rond. Ils sont entraînés par le flux de gaz, comme le sable par le vent, et ils modifient eux-mêmes ce flux.

Une jeune planète dans un disque de gaz ressemble à un nageur qui tente de remonter un courant : le frottement contre le gaz la freine et elle se rapproche de l'étoile en spirale. Pour les petites planètes rocheuses, une telle chute peut prendre moins de temps que celui nécessaire à leur croissance.

Le corps glacé Arrokoth ressemble à un bonhomme de neige : deux sphères pressées l'une contre l'autre. De tels objets à deux têtes sont nombreux au-delà de l'orbite de Neptune, dans la ceinture de Kuiper. On a longtemps pensé qu'ils naissaient de la collision lente de deux corps distincts. Une nouvelle modélisation révèle une autre voie.

Dans les océans sous la glace d'Europe, de Ganymède et de Callisto, la vie pourrait se cacher. Ses briques de carbone ont peut-être été cuites avant même la naissance des lunes, dans le disque de gaz et de poussière entourant le jeune Jupiter.

Dans un nuage sombre et froid entre les étoiles, un grain de poussière de la taille d'un millième de millimètre capture de légères molécules. Le monoxyde de carbone et l'hydrogène adhèrent à sa surface comme des gouttes de pluie sur une vitre et réagissent.

À 130 années-lumière de nous, autour de la jeune étoile HR 8799, orbitent quatre planètes géantes — chacune de 5 à 10 fois plus massive que Jupiter.

Autour des jeunes étoiles, de vastes nuages plats de gaz et de poussière tourbillonnent – c'est de là que naissent les planètes. Pour que la matière d'un tel disque s'agglomère en grumeaux, elle doit être constamment mélangée. Mais qu'est-ce qui agite le gaz de manière chaotique alors qu'il est calme par nature ?

Autour de l'étoile HD 163296, à 330 années-lumière de nous, tourbillonne un anneau dense de gaz et de poussière. Les astronomes y ont repéré une petite tache brillante de molécules d'acide cyanhydrique et d'éthynyle. Elle se trouve à 88 unités astronomiques de l'étoile — plus loin que Pluton ne l'est du Soleil.

Autour d'une jeune étoile tourne une galette plate de gaz et de poussière — le futur matériau des planètes. L'étoile la chauffe avec son ultraviolet, et le gaz de la surface du disque s'échappe dans l'espace, comme l'eau d'une flaque sous le soleil.

Une jeune planète grandit comme une boule de neige qui dévale une pente : d'innombrables petits cailloux du disque de gaz environnant viennent s'y coller. Plus elle grossit, plus elle attire le gaz — hydrogène et hélium. Une enveloppe dense et chaude se forme autour d'elle.

Parmi les exoplanètes, on trouve souvent des sub-Neptunes – des mondes un peu plus petits que Neptune. On les détecte par la méthode du transit (l'occultation de l'étoile), dont le pionnier fut William Borucki.

Le type de planète le plus courant dans notre Galaxie est celui des mondes rocheux autour d'autres étoiles, ou exoplanètes, enveloppés du gaz le plus simple, l'hydrogène. Leur contenu est resté un mystère jusqu'à ce que des scientifiques reproduisent en laboratoire les conditions de leurs entrailles.