Un champ magnétique bien plus puissant que prévu existait déjà aux tout premiers stades de la formation du Système solaire, il y a 4,6 milliards d’années. C’est ce que démontre une étude publiée par une équipe du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et relayée par Futura Sciences, fondée sur l’analyse de minuscules grains minéraux conservés dans une météorite retrouvée en Antarctique.

Ce qu'il faut retenir

  • Une météorite primitive découverte en Antarctique, baptisée DOM 08006, contient des inclusions riches en calcium et aluminium (CAI) âgées de 4,6 milliards d’années.
  • Ces CAI renferment des minéraux magnétiques ayant préservé la trace d’un champ magnétique primordial bien plus intense que celui de la Terre aujourd’hui.
  • Ce champ magnétique, estimé entre 150 et 600 microteslas, suggère que la formation du disque protoplanétaire ne s’explique pas uniquement par la gravité.
  • Les chercheurs du MIT estiment que ce champ magnétique a contribué à diriger le gaz vers le jeune Soleil en formation.
  • Cette découverte relance le débat sur le rôle des forces magnétiques dans la naissance des systèmes stellaires.

Une mémoire minérale vieille de 4,6 milliards d’années

La météorite DOM 08006, découverte en 2008 dans la chaîne Dominion en Antarctique, est l’une des chondrites carbonées les plus primitives connues. Selon nos confrères de Futura Sciences, ces roches spatiales n’ont subi que très peu d’altération depuis leur formation, offrant ainsi une fenêtre exceptionnelle sur les conditions régnant dans le Système solaire à ses débuts. En analysant les inclusions riches en calcium et aluminium (CAI) qu’elle contient, les scientifiques du MIT ont isolé des minéraux magnétiques capables de conserver l’empreinte des champs magnétiques anciens.

Parmi ces minéraux, les chercheurs ont identifié des grains de fer porteurs d’une mémoire magnétique. « Nous avons pu remonter jusqu’aux 200 000 premières années de l’histoire du Système solaire », explique Cauê Borlina, auteur principal de l’étude publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Ces résultats repoussent de plusieurs millions d’années les preuves directes de l’existence d’un champ magnétique primordial, jusqu’ici limitées à des matériaux formés bien après le début de l’effondrement de la nébuleuse solaire.

Un disque protoplanétaire sculpté par plusieurs forces

Jusqu’à présent, les modèles dominants attribuaient la formation du disque protoplanétaire et du jeune Soleil à un simple effondrement gravitationnel. Selon cette théorie, la nébuleuse primitive, composée de gaz et de poussière, se serait contractée sous l’effet de sa propre gravité, formant une proto-étoile en son centre. Le moment cinétique aurait ensuite aplati la matière restante en un disque en rotation, où se seraient agglomérées les planètes. Pourtant, cette explication laisse des zones d’ombre, notamment sur la manière dont la matière s’est répartie pour donner naissance aux différentes planètes.

Les nouvelles mesures réalisées sur les CAI de DOM 08006 révèlent qu’un champ magnétique intense, estimé entre 150 et 600 microteslas, existait dès ces premiers instants. À titre de comparaison, le champ magnétique terrestre actuel affiche une intensité moyenne de 50 microteslas. « Ce champ magnétique aurait joué un rôle clé dans la dynamique du disque protoplanétaire », souligne Cauê Borlina. En effet, les mouvements de gaz chargés électriquement peuvent être influencés par un champ magnétique, modifiant ainsi la distribution de la matière et accélérant l’accrétion de la proto-étoile.

« Nous pensons que ce type de champ magnétique aurait contribué à déplacer le gaz au sein du disque protoplanétaire vers l'étoile centrale en formation, le Soleil. »
— Cauê Borlina, chercheur au MIT et auteur principal de l'étude

La gravité n’explique pas tout

Si la gravité reste le moteur principal de la formation des étoiles et des systèmes planétaires, cette découverte suggère que d’autres forces, comme les champs magnétiques, ont également joué un rôle déterminant. Selon les modèles classiques, la matière du disque protoplanétaire aurait dû tomber directement vers le centre sous l’effet de la gravité. Or, la présence d’un champ magnétique intense aurait ralenti ce processus, permettant à la matière de s’agglomérer de manière plus hétérogène et d’engendrer les planètes telles que nous les connaissons aujourd’hui.

Les chercheurs du MIT estiment que ce champ magnétique a pu favoriser la formation des planètes géantes comme Jupiter et Saturne. En effet, les champs magnétiques peuvent créer des instabilités dans le disque, favorisant la coalescence des particules et accélérant la croissance des noyaux planétaires. « La dynamique du disque protoplanétaire est bien plus complexe que ce que l’on imaginait », résume Cauê Borlina. Ces résultats ouvrent de nouvelles pistes pour comprendre pourquoi certaines régions du disque ont donné naissance à des planètes rocheuses, tandis que d’autres ont formé des géantes gazeuses.

Une météorite, une clé pour percer les mystères du passé

La chondrite DOM 08006 est un véritable trésor pour les planétologues. Découverte dans un environnement particulièrement préservé, elle contient des CAI parmi les premiers solides formés dans le Système solaire. Ces inclusions, âgées de plus de 4,56 milliards d’années, offrent un témoignage direct des conditions physico-chimiques ayant régné dans la nébuleuse solaire primitive. Leur étude permet de reconstituer l’environnement dans lequel le Soleil et les planètes sont nés.

Selon Futura Sciences, ces résultats s’ajoutent à une série de découvertes récentes remettant en question les modèles classiques de formation des systèmes stellaires. En 2023, une étude avait déjà montré que la naissance du Soleil avait pu être influencée par l’évaporation progressive d’un nuage de gaz et de poussière, modifiant l’orbite des planètes géantes. Ces travaux, combinés aux nouvelles données magnétiques, dessinent un tableau bien plus dynamique et complexe que prévu de la genèse de notre système planétaire.

Et maintenant ?

Les chercheurs du MIT prévoient désormais d’étendre leurs analyses à d’autres météorites primitives, afin de confirmer l’omniprésence de ce champ magnétique primordial. Une prochaine étape consisterait à étudier des échantillons rapportés par des missions spatiales, comme ceux collectés par la sonde OSIRIS-REx sur l’astéroïde Bennu. Ces travaux pourraient également inspirer de nouvelles simulations numériques pour modéliser l’impact des champs magnétiques sur la formation des systèmes planétaires, une étape cruciale pour comprendre la diversité des systèmes stellaires observés dans la galaxie.

Si ces découvertes confirment que la gravité n’est pas le seul acteur de la formation des systèmes stellaires, elles soulèvent aussi de nouvelles questions. Comment ces champs magnétiques se sont-ils formés dans la nébuleuse primitive ? Quels autres mécanismes ont façonné la répartition des éléments dans le disque protoplanétaire ? Autant de réponses que les scientifiques devront encore chercher dans les roches venues du fin fond du cosmos.

Une chondrite carbonée est une météorite primitive contenant jusqu’à 3 % de carbone sous forme de composés organiques et de minéraux hydratés. Contrairement aux autres météorites, elle n’a presque pas subi de transformations depuis sa formation, il y a 4,6 milliards d’années. Ces roches sont donc des capsules temporelles permettant d’étudier les conditions régnant dans le Système solaire à ses débuts.

Le champ magnétique primordial joue un rôle clé dans la dynamique du disque protoplanétaire. Il peut ralentir l’effondrement de la matière vers le jeune Soleil, favoriser la formation des planètes et influencer la répartition des éléments. Sans lui, la formation des planètes, en particulier des géantes gazeuses, serait difficile à expliquer avec les modèles actuels.