Une violente collision avec une autre planète pourrait avoir apporté à la Terre les ingrédients pour la vie

Les ingrédients qui ont créé les prémisses de la vie sur Terre ne sont peut-être pas originaires de notre planète. Selon une nouvelle théorie, les éléments essentiels à la vie ont été transportés sur une planète de la taille de Mars qui est entrée en collision avec la Terre il y a 4,5 milliards d’années.

Image d’entête : représentation artistique d’une collision entre deux planètes. (NASA/ JPL-Caltech)

Cette planète hypothétique s’appelle Théia et certains croient aussi qu’elle est responsable de la rupture d’un morceau de Terre et de son envoi dans l’espace pour devenir notre Lune. Mais elle a aussi, selon des chercheurs de l’université Rice (États-Unis), apporté avec elle des éléments volatils comme le carbone, l’azote, l’hydrogène et le soufre, permettant à la Terre de faire jaillir la vie.

D’après ce que nous savons, il est peu probable que la Terre ait pu produire à elle seule les substances volatiles qui alimentaient l’atmosphère, l’hydrosphère et la biosphère. On a longtemps pensé que les substances volatiles de la Terre étaient peut-être transportées sur des météorites, appelées chondrites carbonées. Ces météorites primitives qui ont bombardé notre planète sont beaucoup plus riches en matières volatiles que la Terre à ses débuts et d’autres corps rocheux du système solaire interne, ce qui est un assez bon argument pour étayer cette hypothèse. Mais, selon les chercheurs, le rapport/ ratio de ces volatils dans les chondrites est faible, en particulier pour une paire d’éléments. Le rapport carbone-azote du “Silicate Brut Terre” (Bulk Silicate Earth (BSE))* est plus de 20 fois supérieur au ratio observé dans les chondrites carbonées.

*Bulk Silicate Earth fait référence à la composition du « manteau primitif » de la Terre, la composition chimique originale de la partie silicate de la Terre après l’accrétion et la séparation d’un noyau, mais avant la différenciation de la première croûte.

L’équipe de recherche s’est donc lancée dans une mission pour découvrir si ces substances volatiles auraient pu être livrées par une autre méthode, telle que Théia.

Dans une série d’expériences utilisant des capsules chargées de silicate et de mélanges d’alliages, l’équipe a recréé les conditions de haute température et de haute pression dans lesquelles le noyau de Théia aurait pu se former. Cela a permis de déterminer à quel pourcentage de soufre le noyau aurait pu exclure le carbone et l’azote, les laissant dans le silicate de la planète (BSE).

Forte de ces informations, l’équipe a ensuite effectué des simulations informatiques d’environ un milliard de scénarios différents pour déterminer comment la Terre a obtenu ses volatiles.

Selon le pétrologue Damanveer Grewal :

Ce que nous avons découvert, c’est que toutes les preuves, signatures isotopiques, rapport carbone-azote et quantités globales de carbone, d’azote et de soufre dans le silicate brut de la Terre (BSE), correspondent à un impact lunaire impliquant une planète de la taille de Mars avec un noyau riche en soufre.

Cela ne signifie pas que les chondrites carbonées n’y ont pas contribué d’une manière ou d’une autre, mais cela indique que Théia pourrait y avoir contribué majoritairement, un résultat qui suggère qu’une planète peut avoir une meilleure chance de développer la vie si elle est victime de chocs violents.

Schéma représentant la formation d’une planète de la taille de Mars (à gauche) et sa différenciation en un corps avec un noyau métallique et un réservoir de silicate superposé. Le noyau riche en soufre expulse le carbone, produisant du silicate avec un rapport carbone/azote élevé. La collision d’une telle planète avec la Terre en croissance (à droite) peut expliquer l’abondance en eau et en éléments essentiels à la vie comme le carbone, l’azote et le soufre, ainsi que la similarité géochimique entre la Terre et la Lune. (Rajdeep Dasgupta/ université Rice)

Selon le géologue Rajdeep Dasgupta :

Grâce à l’étude des météorites primitives, les scientifiques savent depuis longtemps que la Terre et les autres planètes rocheuses du système solaire intérieur sont appauvries par la volatilité.

Mais le timing et le mécanisme de la livraison des volatiles ont fait l’objet de vifs débats. Notre scénario est le premier qui peut expliquer le timing et la livraison d’une manière cohérente avec toutes les preuves géochimiques.

L’étude publiée dans Science Advances : Delivery of carbon, nitrogen, and sulfur to the silicate Earth by a giant impact et présentée sur le site de l’université Rice : Planetary collision that formed the moon made life possible on Earth.