La théorie dominante de la formation de la Terre est celle de l'accrétion homogène. Cependant, des éléments de ces dernières années incitent les planétologues à réhabiliter, au moins en partie, la théorie de l'accrétion hétérogène.

La formation de la Terre a été étudiée essentiellement au cours du XX^e siècle à l'aide de deux modèles qui reposent sur ce que l'on sait de la structure différenciée de notre planète et des données issues des analyses des météorites et des roches lunaires.

Dans le cadre de la théorie de l'accrétion, on part d'une nébuleuse protosolaire froide riche en gaz et en poussières. Un proto-Soleil se forme, entouré d'un disque dans lequel des embryons de planètes apparaissent en accrétant de la matière. Au sein du disque existe un gradient chimique et thermique, les matériaux les plus volatils se condensant loin du Soleil (c'est ainsi que la glace ne peut exister que loin du Soleil).

Par la suite, deux théories s'affrontent : l'accrétion homogène et l'accrétion hétérogène.

Accrétion homogène : la Terre se forme d'abord à partir d'un matériau chondritique plutôt homogène (météorites et planétésimaux) et se différencie ensuite, en moins de 100 Ma.

Accrétion hétérogène : les éléments les plus lourds et les moins volatils s'agglomèrent en premiers. Le noyau composé de fer et nickel apparaît d'abord, suivi rapidement du manteau silicaté et, peu de temps après, d'une atmosphère.

Le modèle d'accrétion homogène est devenu dominant après la fin des missions Apollo. Cependant, ces dernières années, il a été proposé que l'accrétion ne pouvait être intégralement homogène. En effet, selon certains, la différenciation des petits corps célestes accrétés pendant les 100 Ma de la différenciation terrestre a forcément pris du temps. De plus, le modèle de dégazage du manteau censé expliquer l'origine de l'atmosphère et des océans perd du terrain depuis quelques années : l'eau des océans proviendrait de l'espace.

La preuve par l'argent

Dans une publication récente dans la revue Science, Richard Carlson et ses collègues se sont intéressés aux variations des isotopes de l'argent dans les météorites et les roches terrestres.

L'argent se présente sous la forme de deux isotopes stables, l'argent 109 et l'argent 107. L'argent 107 est la trace du palladium 107, radioélément très instable s'étant transformé en argent 107 en moins de 30 Ma au début de la formation du Système solaire. Le palladium, moins volatil que l'argent, se lie donc plus facilement avec le fer. On peut donc estimer grâce à cette radioactivité éteinte à quel point le matériau à l'origine de la Terre était riche en éléments volatils.

Il se trouve que manteau terrestre et météorites primitives présentent des rapports argent 107/argent 109 très proches. Une partie non négligeable de la Terre (pauvre en éléments volatils) provient donc de l'accrétion d'un matériau contenant des quantités non négligeables de matériaux volatils (les chondrites).

De plus, le rapport indique une date de formation du cœur de la Terre de 5 à 10 Ma. Ceci entre en contradiction avec l'estimation de datation par les isotopes du tungstène et de l'hafnium qui indiquent une durée comprise entre 30 et 100 Ma.

Pour les cosmochimistes, la réconciliation de ces données passe par l'hypothèse suivante : 85 % de la masse de la planète proviendrait de l'accrétion de matériaux pauvres en éléments volatils, qui se sont accumulés les premiers. Cette phase aurait été suivie d'une période d'accrétion de matériaux riches en éléments volatils, similaires à ceux des chondrites primitives (mais pas nécessairement identiques).

Ces observations seraient compatibles avec la théorie de la formation de la Lune faisant intervenir la collision de la proto-Terre et de Théia, Théia ayant apporté en une seule fois l'essentiel des matériaux riches en éléments volatils.

Source: Futura-Sciences