Quel est l’âge du système solaire ?

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La mesure d’éléments radioactifs dans les échantillons lunaires et les météorites donne le temps

Quels moyens avons-nous de dater les objets du système solaire ? La méthode utilisée par les astronomes a été développée dans la seconde moitié du XX^e siècle. Elle est fondée sur la mesure de l’âge de certains éléments radioactifs qui se désintègrent très lentement, avec une durée de vie comparable à celle du Soleil lui-même. Un tel élément, dit «parent», est souvent l’isotope* d’un élément stable, et se désintègre en un autre élément «fils» de même masse atomique selon une loi exponentielle en fonction du temps. Par mesure de l’abondanse de l’élément de départ stable et des éléments parent et fils, on peut estimer le moment à partir duquel la désintégration a commencé, et donc l’âge de l’échantillon dans lequel on fait la mesure (roche terrestre, échantillon lunaire ou météorite) : c’est ce que l’on appelle la datation isotopique. Les éléments utilisés sont fréquemment les couples argon 40, potassium 40 (noté ⁴⁰Ar, ⁴⁰K), uranium 238, plomb 238 (noté ²³⁸U, ²³⁸Pb), ou rubidium 87, strontium 87 (noté ⁸⁷Rb, ⁸⁷Sr). Dans ce dernier cas, on compare l’abondanse des éléments ⁸⁷Rb et ⁸⁷Sr à celle du strontium 86 (⁸⁶Sr, stable) qui fournit une mesure de l’abondanse initiale du strontium dans l’échantillon utilisé.

Les conclusions de ces analyses sont spectaculaires. Elles ont montré que l’âge du système solaire, mesuré dans les corps parents les plus anciens des météorites, est de 4, 56 milliards d’années, ce qui nous donne l’âge du système solaire avec une précision de l’ordre du pourcent. On pense que les différents corps du système solaire — planètes, astéroïdes, comètes — se sont formés en un temps très court, au plus une centaine de millions d’années.

A côté de l’analyse chimique des échantillons extraterrestres, il existe une autre méthode de datation des surfaces planétaires. Elle consiste à observer les cratères des planètes et des satellites dépourvus d’atmosphère dense, comme Mercure, la Lune, Mars, les astéroïdes et les satellites galiléens. Plus la surface est cratérisée, plus elle est ancienne. En comparant l’âge des roches lunaires au taux de cratères de sa surface, on peut construire une relation entre l’âge d’une surface et son degré de cratérisation, qui est ensuite applicable aux autrès surfaces planétaires.

On peut ainsi montrer que les premières centaines de millions d’années de la vie du système solaire ont connu un bombardement extrêmement violent qui a pris fin il y a environ 3, 8 milliards d’années. Nous verrons que ce bombardement est dû à une phase particulièrement active de la vie du jeune Soleil qui a soufflé vers l’extérieur les débris du disque protoplanétaire. La datation des surfaces et des échantillons extraterrestrès nous fournit ainsi de précieuses contraintes pour remonter à nos origines. . .