Ce que deux météorites anciennes révèlent sur Mars et la naissance du Système solaire

Deux météorites repoussent les limites de ce que les chercheurs peuvent reconstituer de l’histoire planétaire. La shergottite martienne NWA 13441 témoigne d’une activité volcanique sur Mars il y a environ 1,273 milliard d’années, une période presque absente des échantillons connus. De son côté, le météorite antarctique DOM 08006 conserve, dans des inclusions microscopiques, la trace d’un champ magnétique présent au cours des 200 000 premières années du Système solaire. 13

Ces résultats ne remplacent pas un scénario — la gravité — par un autre — le magnétisme. Ils indiquent plutôt que les deux phénomènes ont probablement contribué à façonner les mondes planétaires, tandis que de minuscules fragments de roche peuvent préserver des indices datant d’époques autrement inaccessibles.

NWA 13441 comble une lacune dans les archives de Mars

Récupérée en Algérie en 2019, NWA 13441 a été identifiée comme une shergottite à phénocristaux d’olivine, une variété de roche magmatique connue pour provenir de Mars. Les chercheurs ont daté sa cristallisation d’environ 1,273 milliard d’années. 213

Cet âge se situe entre deux groupes de shergottites mieux représentés : la plupart des échantillons connus ont moins de 600 millions d’années, tandis que les plus anciens spécimens datés remontent à environ 2,4 milliards d’années. NWA 13441 constitue donc le premier témoignage connu, dans cette famille de météorites, d’une activité magmatique martienne au cœur d’un intervalle d’environ 1,8 milliard d’années très peu documenté. 13

Cette « lacune météoritique » ne signifie pas que Mars est restée géologiquement inactive pendant toute cette période. Elle signifie que les scientifiques ne disposaient pas, jusqu’ici, d’un échantillon physique de ce type pour étudier cette tranche de son histoire. NWA 13441 fournit ainsi un nouveau point de repère pour déterminer quand et comment la planète rouge a produit ses roches volcaniques au cours de son évolution intermédiaire.

Une signature du néodyme qui remonte aux profondeurs de Mars

L’intérêt de la météorite ne tient pas seulement à son âge. Sa composition isotopique est elle aussi atypique. Le rapport initial de ses isotopes du néodyme est proche de la valeur chondritique, associée aux matériaux primitifs du jeune Système solaire. Cette signature se distingue de celles relevées dans les autres shergottites étudiées jusqu’à présent. 713

L’interprétation privilégiée est que le magma à l’origine de NWA 13441 provenait d’un réservoir distinct du manteau martien, qui n’aurait pas subi le même rééquilibrage chimique que les sources représentées par les autres shergottites. Autrement dit, la roche pourrait avoir échantillonné une région plus profonde de Mars, ayant conservé une composition héritée de la formation précoce de la planète. 113

Il s’agit toutefois d’une interprétation, et non d’une image directe de l’intérieur martien. Les isotopes permettent de mettre en évidence des liens entre différents réservoirs, mais ils ne déterminent pas à eux seuls leur profondeur exacte et ne prouvent pas qu’un matériau est resté totalement intact. Le résultat reste néanmoins compatible avec l’idée que Mars a pu préserver plus efficacement certains matériaux primordiaux que la Terre, dont la tectonique des plaques recycle continuellement la croûte et la partie supérieure de la structure géologique. 13

DOM 08006 conserve la mémoire magnétique des débuts du Système solaire

La seconde étude remonte beaucoup plus loin dans le temps. Des chercheurs du MIT ont analysé des inclusions riches en calcium et en aluminium, ou CAI, emprisonnées dans DOM 08006, un météorite retrouvé en Antarctique. Ces inclusions comptent parmi les premiers solides connus du Système solaire et se sont formées au cours des quelque 200 000 premières années de son histoire.

Elles contiennent des signaux magnétiques rémanents, indiquant qu’un champ magnétique substantiel existait déjà dans la jeune nébuleuse solaire. Les estimations de paléointensité se situent autour de 150 à 600 microteslas.

Ce résultat nuance l’image d’un Système solaire primitif qui se serait simplement formé sous l’effet de la gravité. Lorsque le gaz et la poussière se sont rapprochés du jeune Soleil, la matière devait aussi perdre une partie de son moment angulaire. En interaction avec un gaz ionisé, les champs magnétiques peuvent contribuer à transporter ce moment angulaire et favoriser l’accrétion — c’est-à-dire l’acheminement progressif de matière vers le centre du disque en formation.

Les traces retrouvées dans le météorite soutiennent donc un modèle dans lequel le magnétisme a contribué à organiser le disque, à alimenter le Soleil en croissance et à influencer l’environnement à partir duquel les planètes se sont ensuite formées. Elles ne montrent pas que les champs magnétiques ont remplacé la gravité ou créé à eux seuls le Soleil et les planètes : elles indiquent que le magnétisme a probablement joué un rôle important à ses côtés.

Deux études, une même leçon

Les résultats sur Mars et sur le jeune Système solaire concernent des échelles de temps très différentes. Ils transmettent pourtant le même message : les archives planétaires sont incomplètes, et de petits échantillons peuvent révéler des événements que les observations à distance ne permettent pas toujours de reconstituer.

NWA 13441 ajoute un jalon manquant à l’histoire volcanique de Mars et suggère l’existence de réservoirs chimiques préservés dans ses profondeurs. DOM 08006 remonte encore plus loin, jusqu’aux premiers temps du disque qui allait donner naissance au Soleil et aux planètes, et montre que celui-ci était déjà parcouru par un champ magnétique capable d’influencer les mouvements de la matière.

Ensemble, ces études apportent deux conclusions prudentes, mais importantes : Mars semble avoir conservé au moins une partie de ses matériaux chimiques les plus anciens, tandis que le Système solaire naissant était régi par davantage que la seule gravité. De nouvelles météorites et de futures analyses en laboratoire permettront de préciser ces scénarios.