Il y a 4,5 milliards d’années, le Système solaire n’était qu’un disque de gaz et de poussière en rotation autour d’un jeune Soleil encore très turbulent. Un chaos primitif dans lequel sont nés les embryons planétaires (appelés planétésimaux), par un processus qu’on appelle l’accrétion : des grains de poussière s’agrègent et grossissent, jusqu’à former les planètes rocheuses du Système solaire interne. La Terre s’est également formée ainsi, mais depuis les années 1970, les planétologues débattent de la provenance exacte de cette matière : venait-elle uniquement de la région interne du Système solaire, ou existait-il une fraction qui avait été apportée depuis les régions glacées situées au-delà de Jupiter ?
C’est l’objet d’une étude publiée dans la revue Nature Astronomy le 27 mars 2026 par Paolo Sossi et Dan Bower, planétologues à l’ETH Zurich, et leur conclusion remet en question l’un des piliers des modèles de formation planétaire. Depuis 50 ans, on expliquait la présence d’eau et de composés volatils, en grande partie, par le grand bombardement tardif (GBT). Un épisode cataclysmique survenu il y a environ 4 milliards d’années durant lequel une vague d’astéroïdes et de comètes venus du Système solaire externe, au-delà de Jupiter, aurait percuté les planètes rocheuses, dont la Terre, et leur aurait transmis, via ces collisions, l’eau, le carbone et l’azote dont la région interne était dépourvue : trop proche du Soleil, trop chaude, cette zone ne permettait pas à ces composés de se condenser et de s’incorporer aux planétésimaux en formation.
Si l’on en croit la théorie du GBT, 6 à 40 % de la masse de notre planète proviendrait de corps célestes extérieurs au Système solaire interne. Une estimation que Sossi et Bower ont fait tomber à 2 %, voire proche de zéro. Si leurs calculs tiennent et si la Terre ne doit presque rien au Système solaire externe, d’où vient son eau liquide et ses océans ?
La Terre s’est-elle construite (presque) seule ?
Pour se replonger dans ce questionnement fondamental, Sossi et Bower ont exploité une propriété fondamentale de la matière : les isotopes. Chaque élément chimique existe sous plusieurs formes, appelées isotopes, qui partagent le même nombre de protons mais diffèrent par leur masse.
Or, selon l’endroit du Système solaire où un corps s’est formé, les proportions relatives de ces isotopes varient légèrement et il est possible de les mesurer. Chaque région du disque protoplanétaire originel a donc laissé dans la matière une empreinte chimique à l’échelle atomique, que les géochimistes peuvent lire des milliards d’années plus tard dans les météorites.
Ainsi, les deux chercheurs ont croisé dix rapports isotopiques différents, en analysant des données issues de météorites provenant de Mars, de Vesta (l’un des plus grands astéroïdes du Système solaire interne) et d’autres corps rocheux.
En procédant de cette manière, ils ont réussi à répartir les météorites du Système solaire en deux grandes familles. Les non-carbonacées, formées dans la région interne, sèches et pauvres en carbone, et les carbonacées, originaires des régions situées au-delà de Jupiter, riches en eau, en carbone et en azote.
En comparant ensuite la composition de la Terre à ces deux familles, leurs calculs indiquent que notre planète s’est exclusivement formée à partir de matière non-carbonacée. Aucune trace détectable de matière carbonacée venue de l’externe : c’est pourquoi la contribution du Système solaire externe à son accrétion tomberait à un niveau très faible.
Pareillement pour Mars et Vesta et ils supposent qu’il en va de même pour Vénus et Mercure, sans pouvoir le confirmer pleinement. En effet, aucun échantillon de roche de ces deux planètes n’est pour l’instant disponible, bien que les relevés spectroscopiques à distance suggèrent déjà une parenté étroite avec les matériaux trouvés sur Vesta.
Le mystère de l’eau terrienne
Si la Terre s’est construite sans apport notable du Système solaire externe, les éléments volatils qu’elle contient (à commencer par l’eau de ses océans) devaient déjà être présents dans le Système solaire interne au moment de son accrétion. Le problème, c’est qu’aucun de nos modèles de formation planétaire n’explique de manière satisfaisante comment ces composés auraient pu se condenser et survivre dans une région ardente aussi proche du jeune Soleil.
La théorie du GBT était, jusqu’à présent, l’une des principales explications proposées à cette contradiction. L’eau venant des régions extérieures, il n’y avait donc pas besoin d’expliquer sa présence dans un environnement qui lui était hostile.
Dès lors, comment expliquer la présence de l’hydrosphère et de l’atmosphère terrestre si les briques élémentaires de la vie étaient censées être absentes du système interne ? Un paradoxe que les auteurs reconnaissent sans mal, et auquel ils n’ont pas la réponse. « Le débat sur les matériaux constitutifs de la Terre est loin d’être clos, malgré ces nouvelles conclusions », écrivent-ils. Sossi et Bower ont au moins la lucidité de ne pas combler ce vide avec une hypothèse hasardeuse.
Leurs prochains travaux chercheront à déterminer si cette eau primordiale était piégée dans des minéraux hydratés résistants à la chaleur, ou si la chimie du disque interne était plus favorable aux volatils que ce que nos modèles actuels ne le prédisent. Deux pistes encore spéculatives qui ne feront pas l’unanimité d’emblée ; Sossi lui-même reconnaît que lui et Bower devront « s’engager dans de nombreux débats animés » avec leurs pairs avant que la question ne soit tranchée. Les spécialistes de la discipline seront obligés de reconnaître que le modèle de formation de la Terre que l’on tenait pour acquis reposait sur une hypothèse non vérifiée. Une hypothèse en partie remise en cause, ou du moins largement surestimée : n’est-ce pas là le propre des grandes études, qui laissent derrière elles un chantier scientifique monumental, sur lequel de nombreux autres chercheurs devront se pencher ?
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