Mon mémoire en 400 mots: Cheryl Wang

Cheryl Wang, étudiante à l’iREx, a terminé sa maîtrise à l’Université McGill cet été. Elle résume ici son projet de recherche de maîtrise.

Le processus de formation des planètes semblables à la Terre fait toujours l’objet de vives discussions parmi les scientifiques. L’une des possibilités est que de petits « embryons planétaires » se forment en rassemblant de la matière provenant d’objets encore plus petits, appelés planétésimaux. Au fil du temps, ces embryons grandissent et atteignent environ dix fois la taille de la Terre. Au bout d’un certain temps, lorsque le gaz qui les entoure disparaît, les embryons commencent à tomber les uns sur les autres en raison d’interactions gravitationnelles, ce qui entraîne des collisions et la formation d’une planète de la taille de la Terre. Cependant, les conditions exactes qui règnent dans la nébuleuse solaire primitive et le moment où ces embryons se forment ne sont pas encore tout à fait clairs.

Heureusement, les gaz nobles comme le néon, que l’on trouve au plus profond de la Terre, nous donnent des indications sur la formation des planètes. Des recherches précédentes ont montré que le néon présent dans le manteau terrestre correspond à celui que l’on trouve dans la nébuleuse solaire primitive, ce qui suggère que des proto-Terres se sont formées avant que la nébuleuse solaire ne disparaisse.

Au cours des premières étapes de la formation d’une planète, le gaz présent dans la nébuleuse autour de l’embryon continue de s’agglutinuer à l’embryon en croissance. La surface de la planète reste chaude en raison de la chaleur générée lors de l’assemblage initial de l’embryon. Cela permet aux éléments volatils contenus dans le gaz ajouté de se mélanger pour former un océan de magma en fusion sur la planète. Au fil du temps, la nébuleuse s’étend lentement et la surface de la planète se refroidit, ce qui permet à une partie des éléments volatils piégés de s’échapper de la surface désormais solide. L’étude de l’atmosphère des embryons protoplanétaires nous permet donc de comprendre comment les gaz se déplacent entre l’atmosphère et le manteau de la planète, en appliquant un principe appelé loi de Henry.

Mon projet de mémoire de maîtrise tente de déterminer la quantité de gaz qui se trouvait dans le disque protoplanétaire en se basant sur la concentration de néon dans le manteau terrestre, en tenant compte du fait que certains gaz se sont échappés après la solidification. Nos recherches montrent que la proto-Terre devait avoir une masse au moins 0,2 fois plus grande que celle de la Terre pour disposer d’un océan en fusion capable de retenir les gaz volatils. Ces embryons se sont généralement formés entre 0,5 et 1 unité astronomique (UA) du Soleil, environ 20 millions d’années après le début du Système solaire, lorsque la quantité de gaz dans le disque s’est réduite de 100 à 1000 fois. En bref, nous pensons que la Terre et d’autres planètes similaires se sont formées lorsqu’il restait encore du gaz nébulaire, mais qu’il était sur le point de disparaître.