Quels sont les plus anciens solides connus formés dans le système solaire ?

Les inclusions riches en calcium et en aluminium, généralement désignées par l’acronyme anglais CAI, sont les plus anciens solides connus formés dans le système solaire. On les trouve notamment à l’intérieur de chondrites carbonées, des météorites primitives qui ont conservé une partie des matériaux présents au début de l’histoire du système solaire. Leur ancienneté est estimée à environ 4,567 milliards d’années, ce qui en fait des témoins essentiels de la naissance du Soleil et du disque de matière qui l’entourait.

Des inclusions formées aux premiers instants

Les CAI sont des assemblages de minéraux contenant en abondance du calcium et de l’aluminium, deux éléments qui se condensent à très haute température. Cette composition indique qu’elles se sont formées dans les régions les plus chaudes du disque protoplanétaire, à proximité du jeune Soleil ou dans des zones qui ont ensuite été déplacées. Elles comptent parmi les premiers matériaux solides à s’être constitués à partir de la matière qui allait former les astéroïdes et les planètes. Leur âge est déterminé grâce à la datation radiométrique, notamment en étudiant les rapports entre certains isotopes présents dans leurs minéraux.

Le rôle des chondrites carbonées

Les chondrites carbonées ne sont pas, à proprement parler, les plus anciens solides du système solaire : elles sont des roches météoritiques qui contiennent notamment des CAI. Elles sont dites « primitives » parce que leur matière n’a pas été entièrement fondue puis séparée en différentes couches comme celle des corps planétaires différenciés. Elles peuvent toutefois avoir subi des transformations ultérieures, par exemple sous l’action de l’eau ou de la chaleur dans leur astéroïde parent. Malgré ces modifications, certaines de leurs inclusions ont conservé des minéraux et des signatures isotopiques remontant aux débuts du système solaire.

Des archives de la formation planétaire

L’intérêt des CAI dépasse leur seul âge. Elles fournissent une référence chronologique pour situer les étapes qui ont suivi : la formation d’autres composants des chondrites, l’assemblage des petits corps rocheux, puis la croissance des planètes. Les chondrites carbonées renferment également des chondres, de petites structures silicatées formées après les CAI, ainsi que des matières plus fines et parfois des composés riches en carbone. L’étude comparée de ces constituants permet de reconstituer l’évolution du disque protoplanétaire, depuis les premières condensations de matière jusqu’à l’accrétion des astéroïdes et des planètes. Les CAI constituent ainsi les plus anciennes traces solides directement identifiées de cette histoire, et leur âge d’environ 4,567 milliards d’années sert de repère fondamental en cosmochimie.