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Principaux résultats

• Les météorites CM et CI proviennent de régions différentes du Système solaire externe.
• Elles ont été implantées dans la ceinture d’astéroïdes à des moments distincts : lors de la formation de Saturne (CM) et plus tard lors de la formation et migration d’Uranus et de Neptune (CI).
• Cette différence de chronologie explique leurs compositions et distributions contrastées.
  Les astéroïdes de type CM ont probablement apporté une grande partie de l’eau terrestre.

Des astronomes ont mis en évidence de nouveaux indices sur le berceau des matériaux les plus anciens et les plus primitifs du Système solaire. Une étude publiée dans Nature Astronomy par Sarah E. Anderson et Pierre Vernazza (Aix-Marseille Université, CNRS, CNES, Institut Origines) et Miroslav Brož (Université Charles, Prague) montre que deux grandes familles de météorites carbonées — les chondrites CM et CI — proviennent d’astéroïdes implantés dans la ceinture principale à des époques différentes et depuis des régions distinctes du Système solaire.
 
Les résultats révèlent que les astéroïdes de type CM, riches en chondres (petits cristaux sphériques formés par un refroidissement rapide), sont issus de la région de formation de Saturne (~10 unités astronomiques du Soleil). Ils ont été implantés précocement dans la ceinture d’astéroïdes, environ 3 à 4 millions d’années après la naissance du Soleil, freinés et capturés grâce au gaz abondant du disque protoplanétaire.
 
À l’inverse, les astéroïdes de type CI, pauvres en chondres et chimiquement plus proches des comètes, sont arrivés plus tard — 4 à 5 millions d’années après la naissance du Soleil. Formés au-delà d’Uranus et de Neptune (>20 unités astronomiques), ils ont été projetés vers l’intérieur par la migration de ces planètes géantes, à une époque où le gaz du disque s’était déjà largement dissipé.
 
« Le processus d’implantation est complexe », explique Sarah Anderson, autrice principale de l’étude. « Le gaz du jeune Système solaire agissait comme une atmosphère, ralentissant certains corps et leur permettant d’être piégés dans la ceinture d’astéroïdes. D’autres n’ont pu arriver qu’après la dissipation du gaz, sous l’effet de la migration des planètes géantes. C’est ainsi que nous expliquons les distributions très différentes des météorites CM et CI observées aujourd’hui. »
 
Cette découverte offre une nouvelle manière de lire la ceinture d’astéroïdes : comme une « machine à remonter le temps » conservant des instantanés de l’évolution du Système solaire.
« Grâce aux compositions et aux localisations de ces météorites, nous pouvons désormais reconstituer la structure du disque protoplanétaire originel », ajoute Pierre Vernazza, co-auteur de l’étude. « Nos résultats suggèrent également que les astéroïdes de type CM ont été une source majeure de l’eau terrestre. »
 
L’apport d’eau est une question clé et interdisciplinaire, car il conditionne l’émergence et l’évolution de la vie. L’océan terrestre ne représente qu’environ 0,02 % de la masse de notre planète, ce qui implique que la Terre s’est formée à partir de matériaux majoritairement secs et a ensuite reçu un apport d’eau exogène. Cette étude renforce l’hypothèse selon laquelle les astéroïdes carbonés ont joué ce rôle de manière particulièrement efficace.

La collaboration COSMOS cherche à comprendre les liens entre la formation des galaxies et les structures à grande échelle de l’Univers. Des équipes de recherche françaises (voir encadré) participent activement à ce projet depuis ses débuts. Des mesures pionnières de la distribution de la matière noire, réalisées en 2004 à partir d’observations du télescope spatial Hubble, ont servi de référence pour les missions spatiales suivantes. Depuis lors, le champ COSMOS s’est progressivement enrichi de données toujours plus profondes provenant de télescopes couvrant l’ensemble du spectre électromagnétique, faisant de ce champ une référence incontournable en astronomie extragalactique. 

En 2022, l’équipe COSMOS a obtenu un programme exceptionnel de 250 heures d’observation avec le JWST pour cartographier le champ COSMOS à l’aide de ses instruments NIRCam (caméra proche infrarouge) et MIRI (instrument moyen infrarouge). Le traitement de l’ensemble de ces données a été entièrement réalisé sur un cluster informatique spécialisé de l’Institut d’astrophysique de Paris. Le catalogue COSMOS2025 issu de ces observations fournit des informations exceptionnellement détaillées pour chaque galaxie concernant leur forme, leur distance et leur masse stellaire. Ces données sont uniques pour comprendre à quel rythme les galaxies créent de nouvelles étoiles ainsi que l’évolution de leur morphologie avec l’âge de l’Univers en fonction de leur position dans la toile cosmique. Ces nouvelles observations confirment l’abondance surprenante de galaxies massives dans l’Univers jeune déjà révélée par des sondages couvrant une surface bien plus réduite.

Un visualiseur interactif permet désormais à chacun d’explorer ces données COSMOS et de les analyser. L’échange libre de données via internet a révolutionné l’astronomie moderne. La science ouverte est au cœur du projet COSMOS : chacun peut accéder aux données et rejoindre la collaboration. Pour l’équipe, la mission ne se limite pas à comprendre l’Univers, mais consiste aussi à mettre à disposition de la communauté scientifique internationale des données ouvertes et librement accessibles.

En France, la collaboration COSMOS bénéficie d’un soutien important du Centre national d’études spatiales (Cnes), du CNRS, de l’ANR ainsi que de la Région Île-de-France.