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La chronologie de la formation du système solaire Marc Chaussidon CRPG-CNRS Nancy Ecole Doctorale RP2E- janvier 2008 Comment, quand et à quelle vitesse s’est formé le système solaire ? Comment se forme une étoile comme Le Soleil ? étoile AU Mic (HD197481) (12 Ma, !10 parsec) Liu, 2004 Les observations astrophysiques récentes des étoiles en formation et de leurs disques d’accrétion montrent que les idées de Kant, Laplace ou Descartes étaient justes : les planètes sont un “sous produit” de la formation du Soleil • la chronologie de la formation des premiers grains • les premières planètes (Météorite d’Ensisheim, 1492) Orgueil Photo M. Gounelle MNHN Photo B. Zanda MNHN CV3 Allende Les inclusions riches en Ca et Al (ou CAIs) sont parmi les “premières roches” du système solaire. Courtesy S. Krot Courtesy A. Davis Les inclusions réfractaires (CAIs) sont les premiers solides condensés à partir du gaz de la nébuleuse Les CAIs ont l’âge le plus ancien connu : 4568,5 Ma Bouvier, Blichert-Toft, Moynier, Vervoort & Albarède (2007) Les radioactivités éteintes à courte période permettent d’établir une chronologie des processus qui se sont déroulés il y a 4568 Ma et de relier la formation des CAIs à l’évolution précoce du Soleil (Lee, Papanastassiou & Wasserburg, 1976) décroit avec le temps en e-!t The Milky Way @ 1.809 MeV : live 26Al GRO Comptel (2001) Courtesy T. Montmerle Galactic abundance 26Al/27Al ! 8.4x10-6 Origine des radioactivités éteintes • injection à partir d’une étoile en fin de vie (supernova, AGB) Preuve possible le 60Fe Ou Débris de supernova Tycho • nucléosynthèse par irradiation autour du Soleil jeune Preuve possible : isotopes du Be T-Tauri HH30 Les radioactivités éteintes du Be Le 10Be (T1/2=1,5Ma) et le 7Be (T1/2=53 jours) produits par irradiation autour du Soleil jeune étaient présents dans le disque d’accrétion quand les CAIs se sont formées (Chaussidon, McKeegan & Robert 2006) Le 10Be et le 7Be lient la formation des CAIs au Soleil jeune X-wind Funnel flow Irradiated protoCAI Protostar Impulsive flare Accretion disk Reconnection ring 0.25 Rx Rx ~ 0.06 UA Irradiation of protoCAIs (Shu et al. 2001 ; Gounelle, Shu et al. 2004, 2007) Bellatrix ' ! Betelgeuse % " Saiph ( #$ & Rigel Chandra Orion Ultradeep Project Courtesy Eric Feigelson (COUP/NASA) Courtesy Eric Feigelson (COUP/NASA) Chandra observation (7 days long, 50 X-rays images) Courtesy Eric Feigelson (COUP/NASA) HST images, Taurus-Auriga molecular cloud (Padget et al., 1999) Courtesy Eric Feigelson (COUP/NASA) Les premières planètes ? (Libourel, Krot & Tissandier, 2006) (Chaussidon, Libourel et Krot, sous presse) (Libourel et Krot, 2007) 100 µm Chondre de la chondrite Vigarano Péridotite du manteau terrestre Libourel, Krot & Tissandier (2006) Ces chondres sont formés ! 2 Ma après les CAIS : les premières planètes se forment dans cet intervalle de temps Chondre PO de Semarkona (Thèse Johan Villeneuve, en cours) Simulation Patrick Michel, OCA Nice Construction des planètes terrestres par collisions entre ces embryons planétaires Median time of last giant impact = 31 My Median time for acquiring 90% of final mass = 40My Obrien, Morbidelli & Levison (2006) La formation de la Lune Yin, Jacobsen, Yamashita, Blichert-Toft, Télouk & Albarède (2002) Conclusions • L’échelle de temps pour la formation des premiers solides et des premières planètes est de l’ordre du Ma. • Ces premières planètes ont sans doute disparu à la suite de collisions. • La Terre se construit vite et la Lune est le résultat d’une collision qui s’est produite environ 30Ma après la formation du système solaire