Short-lived radioactive nuclides in meteorites and early solar system processes

Now extinct, short-lived radioactive nuclides, such as 7Be (T1/2 = 53 days), 10Be (T1/2 = 1.5 Ma), 26Al (T1/2 = 0.74 Ma), 36Cl (T1/2 = 0.3 Ma), 41Ca (T1/2 = 0.1 Ma), 53Mn (T1/2 = 3.7 Ma) and 60Fe (T1/2 = 1.5 Ma), were present in the protosolar nebula when the various components of meteorites formed. The presence of these radioactive isotopes requires a ‘last-minute’ origin, either nucleosynthesis in a massive star dying close in space and time to the nascent solar system or production by local irradiation of part of the protosolar disk by high-energy solar cosmic rays. In this review, we list: (i) the different observations indicating the existence of multiple origins for short-lived radioactive nuclides, namely 7Be, 10Be and 36Cl for irradiation scenario and 60Fe for injection scenario; (ii) the constraints that exist on their distribution (homogeneous or heterogeneous) in the accretion disk; (iii) the constraints they brought on the timescales of nebular processes (from Ca–Al-rich inclusions to chondrules) and of the accretion and differentiation of planetesimals.

RésuméLes éléments radioactifs à courte période, tels que 7Be (T1/2 = 53 jours), 10Be (T1/2 = 1,5 Ma), 26Al (T1/2 = 0,74 Ma), 36Cl (T1/2 = 0,3 Ma), 41Ca (T1/2 = 0,1 Ma), 53Mn (T1/2 = 3,7 Ma) et 60Fe (T1/2 = 1,5 Ma), étaient présents dans la nébuleuse protosolaire, lorsque les différents composants des météorites se sont formés. La présence de ces isotopes radioactifs implique qu’ils aient une origine de « dernière minute », soit produits dans une étoile massive en fin de vie se trouvant à proximité du système solaire naissant, soit produits par des processus d’irradiation d’une partie du disque d’accrétion par les rayons cosmiques émis par le Soleil jeune. Nous passons en revue : (i) les différentes observations qui indiquent l’existence de plusieurs origines pour les radioactivités éteintes à courte période, essentiellement la présence de 7Be, 10Be et de 36Cl pour les scénarios d’irradiation et celle de 60Fe pour les scénarios d’injection ; (ii) les contraintes qui existent sur leur distribution (homogène ou hétérogène) dans le disque d’accrétion ; (iii) les contraintes qu’elles apportent sur les échelles de temps des processus nébulaires (des inclusions réfractaires riches en Al et Ca aux chondres) et des processus d’accrétion et de différenciation des planétésimaux.