Un voyage interstellaire révélé par les glaces de l’Antarctique

La mémoire galactique enfouie dans la glace

Des carottes de glace prélevées en Antarctique viennent de livrer de précieux indices sur l’histoire galactique de notre planète. Ces échantillons, qui couvrent une période allant de 40 000 à 81 000 ans avant notre ère, suggèrent que la Terre et le Système solaire traversent actuellement un nuage de débris. Ce nuage proviendrait de supernovas ayant explosé il y a des millions d’années.

Les chercheurs ont mis en évidence la présence de fer-60 au sein de ces prélèvements polaires. Il s’agit d’une forme rare de fer radioactif, qui est forgée au cœur des étoiles avant d’être disséminée dans l’espace lors des explosions de supernovas. Cette découverte permet d’éclairer de manière inédite la dynamique des régions interstellaires traversées par notre monde.

Le périple du Système solaire à travers les nuages

Au cours de son évolution, le Système solaire se déplace sans cesse à travers des environnements interstellaires changeants. Actuellement, notre région planétaire navigue au sein d’un vaste ensemble appelé complexe ou amas de nuages interstellaires locaux, souvent désigné par l’acronyme CLIC. Cette structure diffuse et chaude regroupe 15 nuages distincts et se serait formée au cours du dernier million d’années.

De manière plus précise, la trajectoire actuelle de la Terre passe par une zone spécifique du CLIC nommée le Nuage Interstellaire Local, ou LIC. La naissance de cette formation cosmique remonterait à environ 130 000 ans. Les scientifiques estiment que le Système solaire a commencé à pénétrer dans ce nuage il y a plusieurs dizaines de milliers d’années et devrait en sortir d’ici quelques milliers d’années, se trouvant actuellement près de sa limite extérieure.

Une hypothèse mise à l’épreuve par de nouvelles données

Des travaux précédents avaient déjà révélé une exposition de la Terre au fer-60, liée à des explosions de supernovas proches survenues il y a des millions d’années. Ces données laissaient penser que le Nuage Interstellaire Local pourrait être constitué de ces débris. L’absence d’une explosion de supernova connue correspondant à la date de formation du LIC jetait un doute sur l’origine exacte du fer-60 retrouvé dans des glaces antarctiques relativement récentes. Dominik Koll, chercheur à l’Institut de physique des faisceaux d’ions et de recherche sur les matériaux du Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), précise : « Notre hypothèse était que le nuage interstellaire local contient du fer-60 et peut le stocker pendant de longues périodes. Lorsque le système solaire traverse ce nuage, la Terre pourrait accumuler ce matériau. Cependant, nous n’avons pas pu le prouver à l’époque ».

Aujourd’hui, grâce à une étude parue dans la revue Physical Review Letters et basée sur l’analyse d’échantillons beaucoup plus anciens, la recherche progresse. Les nouveaux éléments renforcent l’idée que le Système solaire évolue bien au milieu de restes de supernovas antiques. Selon les mots du chercheur : « Cela signifie que les nuages qui entourent le système solaire sont liés à une explosion stellaire. Et pour la première fois, cela nous donne l’occasion d’étudier l’origine de ces nuages ».

L’extraction minutieuse d’une poussière cosmique

Pour mener à bien cette recherche, les équipes se sont appuyées sur le projet européen de forage de glace EPICA. Elles ont sélectionné une carotte correspondant à la période d’entrée potentielle du système solaire dans le Nuage Interstellaire Local. Le processus a exigé le traitement chimique de près de 300 kilogrammes de glace antarctique afin d’extraire quelques centaines de milligrammes de poussière susceptible de contenir les éléments métalliques. L’équipe a validé l’absence de perte de fer-60 durant les manipulations en testant deux autres isotopes radioactifs, le béryllium-10 et l’aluminium-26, dont les niveaux dans la glace sont connus.

L’identification formelle a nécessité le recours à l’accélérateur d’ions lourds (HIAF) situé à l’Université nationale australienne, un équipement capable de détecter des traces infinitésimales. Son système de filtres électriques et magnétiques sépare les atomes selon leur masse. Il a permis d’isoler quelques atomes de fer-60 parmi un échantillon contenant initialement 10 000 milliards d’atomes. Annabel Rolofs, coauteure de l’étude à l’université de Bonn, illustre cette prouesse technique : « C’est comme chercher une aiguille dans une botte de foin, dans 50 000 stades de football remplis à ras bord. La machine trouve l’aiguille en une heure ».

Des variations temporelles révélatrices

Les scientifiques ont croisé ces nouvelles données avec des mesures effectuées antérieurement pour écarter toute incertitude. Des prélèvements issus de sédiments des grands fonds marins datant de 30 000 ans contenaient effectivement du fer-60, mais ne permettaient pas d’exclure complètement d’autres explications. En observant les dépôts dans les glaces âgées de 40 000 à 81 000 ans, l’équipe a remarqué des niveaux de fer radioactif inférieurs à ceux d’aujourd’hui. Dominik Koll analyse cette observation : « cela suggère que nous étions auparavant dans un milieu à plus faible teneur en fer-60, ou que le nuage lui-même présente de fortes variations de densité ».

Ces signaux varient significativement sur des périodes de quelques dizaines de milliers d’années, une durée relativement courte à l’échelle cosmique. Cette dynamique renforce l’idée que ce matériau provient d’explosions de supernovas plus anciennes qui se seraient lentement estompées sur des millions d’années. L’équipe scientifique projette en prochaine étape d’analyser des carottes de glace encore plus anciennes, datant d’avant l’entrée du Système solaire dans le LIC, pour déterminer avec une grande précision le moment exact où cette traversée a commencé.

Selon la source : trustmyscience.com