Les éléments volatils jouent un rôle crucial dans l’évolution de la vie telle que nous la connaissons. Il s’agit d’éléments et de composés qui peuvent facilement se vaporiser à des températures relativement basses. Comprendre l’origine de ces volatils et déterminer si la Terre en possède une quantité exceptionnellement élevée est essentiel pour appréhender les conditions favorables à la vie. Une nouvelle étude, publiée le 11 octobre dans *Science Advances*, suggère que la majorité des volatils proviennent d’une proportion relativement faible des matériaux qui ont contribué à la formation de notre planète.
La formation des planètes et des planetesimaux
Les planètes se forment par l’accumulation progressive de petites particules de matière, connues sous le nom de planetesimaux. Il existe deux grandes catégories de planetesimaux : différenciés et non différenciés. Selon Rayssa Martins, auteur principal de l’étude, ces derniers commencent comme de « gros morceaux de poussière et d’autres petits morceaux de roche (souvent lâchement) collés ensemble ». Les planetesimaux non différenciés restent essentiellement dans cet état, tandis que les planetesimaux différenciés ont subi suffisamment de chaleur pour fondre tous leurs composants.
Le rôle de l’aluminium-26
Cette fusion est provoquée par la désintégration radioactive de l’aluminium-26 (Al-26), un isotope instable de l’aluminium. Pendant sa désintégration, l’Al-26 génère suffisamment de chaleur pour faire fondre le matériau environnant. Martins explique que « dans ce processus, beaucoup de volatils sont dégagés ». Une fois vaporisés, ces volatils s’échappent dans l’espace, étant « perdus en raison de la faible gravité de ces petits corps ».
La disponibilité des matériaux volatils sur Terre
Heureusement, tout l’Al-26 de notre système solaire s’est désintégré très tôt, laissant suffisamment de matière non différenciée pour fournir à la Terre les composés volatils nécessaires à l’évolution de la vie. Une fois que l’Al-26 est parti, il ne revient pas. Cet isotope se forme au cœur des étoiles qui ont épuisé tout leur hydrogène et sont en train de vivre leurs derniers instants explosifs.
La recherche sur le zinc terrestre
Les recherches de Martins et de son équipe se sont concentrées sur la source du zinc présent sur Terre. Les résultats montrent qu’environ 70 % de la masse terrestre provient de l’accumulation de planetesimaux différenciés, mais que ce matériau a contribué à seulement 10 % du zinc de la planète. Cela suggère que les 30 % de la planète qui ne se sont pas formés à partir de planetesimaux différenciés sont à l’origine de la grande majorité des composés volatils sur Terre. « Sans ce matériau, nous aurions un inventaire de volatils beaucoup plus modeste », affirme Martins.
Les implications pour la recherche d’exoplanètes
La question de savoir à quel point cette situation est chanceuse et si la Terre est exceptionnellement riche en volatils par rapport à d’autres planètes similaires demeure ouverte. Selon Martins, « d’autres facteurs peuvent jouer un rôle dans la détermination de la quantité de matériaux différenciés et non différenciés qu’une planète peut accumuler, au-delà du temps ». Il existe également un débat sur la répartition de l’Al-26 dans le système solaire.
Il est concevable que dans d’autres systèmes solaires, des planètes semblables à la Terre pourraient théoriquement soutenir la vie, mais sans les ingrédients nécessaires pour le faire. « L’étude souligne qu’il y a de nombreux critères à remplir pour former des planètes habitables. Lorsque nous cherchons la vie, nous nous concentrons généralement sur les planètes situées dans la zone habitable, car elles sont plus susceptibles de pouvoir maintenir de l’eau liquide à la surface. Cependant, cela suppose qu’il y avait de l’eau et d’autres volatils dès le départ, alors qu’une planète pourrait être assez sèche dès le début. »