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Les météorites

La pallasite d'Esquel.

Avant-propos (I)

Cet article a été écrit en collaboration avec le géophysicien et astrochimiste Dr Carleton B.Moore du Center for Meteorites Studies de l'Université d'Arizona. Les photographies de cratères m'ont aimablement été communiquées par Janice Smith du Geological Survey of Canada qui dépend de l'Institut des Ressources Naturelles du Canada (NRCan).

L'impact

Vers 1958 ou 1959, dans le Nord-Ouest de l’Uélé, dans la République du Congo,  vers 22 h locale longtemps après le coucher du Soleil, alors que mon père préparait un barbecue à l’extérieur, il vit "comme la Lune tomber. Vraiment, la Lune tombait". Il reconnut immédiatement la chute d’une météorite et quelques instants plus tard il vit la ligne d’horizon nord s’embraser d’une grande lueur. Il ne perçut aucun bruit, si bien que le phénomène lui parut plus étrange encore. Malgré mes recherches dans la région équatoriale et Centreafricaine ainsi que dans les bases de données, je n'ai trouvé aucune de trace de cet objet ni aucun compte rendu de cet évènement. On peut donc supposer que l'objet s'est volatilisé dans les basses couches de l'atmosphère. Quant à trouver de petits fragments, les trouver dans une région forestière ou agricole revient à chercher une aiguille dans une botte de paille...

De tels évènements se produisent parfois dans nos régions et les forums de discussion ainsi que les médias s'en font de temps en temps l'écho. Ainsi le 6 décembre 2001 un lecteur français postait ce message :

Analyse des spécimens météoritiques

Extrait : "L'année dernière mon fils avec son grand-père ont vu tomber une météorite pendant une partie de chasse. C'était le soir à la tombée de la nuit et ils sont retournés le lendemain sur les lieux. Ils ont trouvé une pierre noire qui était cassée en plusieurs morceaux. Les morceaux réunis pèsent environ 1 kg. Où peut-on faire expertiser cette pierre et que peut-on en faire ? Merci".

Vous pouvez contacter le centre PASSC de l'Université de New Brunswick au Canada, le CMS aux Etats-Unis, un musée des sciences naturelles ou encore la chaire de géologie d'une université proche de chez vous. Voyez également les liens en dernière page. Notez qu'il est très difficile d'expertiser un échantillon sur simple photographie.

Les musées, le CMS ainsi que l'institut des Ressources Naturelles du Canada et certaines commercants (par ex. Arizona Skies Meteorites) peuvent également acheter votre météorite.

Plus récemment, en 2013 nous avons assisté à la chute fracassante de la météorite de Tcheliabinsk dans l'Oural. On y reviendra à propos des histoires d'impacts.

Comment les météorites arrivent-elles sur Terre ?

La plupart des météoroïdes - des astres plus gros qu'une molécule mais plus petit qu'un astéroïde - ont été créés dans le système solaire, plus ou moins près du noyau d'un astre en cours de formation. Un jour ce corps s'est fragmenté faute de cohésion interne ou a explosé suite à une collision en libérant de gros fragments de plusieurs tonnes dans l'espace interplanétaire. Au fil des éons, leurs mouvements ont été perturbé par les champs gravitationnels des planètes ou sont entrés mutuellement en collision. Le géant Jupiter en particulier est à lui seul capable d'éjecter un astéroïde ou une comète de son orbite autour du Soleil. Il altère si bien sa trajectoire qu'il finit par l'infléchir au point de lui donner la forme d'une ellipse de courte période. Plongeant jusqu'aux planètes telluriques, ces débris traversent un jour l'orbite de la Terre pour finir leur course dans un désert ou sur le capot d'une voiture !

Les plus grosses météorites, pesant plusieurs centaines de tonnes, rentrent dans l’atmosphère sur une trajectoire inclinée à environ 45° et à plus de 30 km/s (>100000 km/h) et ne s'y consument pas entièrement. En l'espace d'une minute, le projectile percute violemment le sol en provoquant un immense cratère (Meteor Crater) ou l’érection d’une chaîne de montagnes (Gosses Bluff) par un effet similaire à celui qui se produit quand on lance un projectile dans de la boue. Si la météorite est très dense, elle peut être enfouie à plusieurs centaines de mètres au centre du cratère d’impact, mais si elle poreuse ou subit un freinage aérodynamique très important elle peut tout aussi bien exploser en milles fragments à quelques kilomètres d'altitude et se disperser sur des dizaines de kilomètres alentour (par ex. Sikholite Alin ou Tchéliabinsk) ou exploser dans l'atmosphère en libérant toute son énergie sous forme de chaleur (Tunguska, Lugo).

A voir : Meteorite Explosion over Russia - HD Compilation

NPP Sees Aftermath of the Chelyabinsk Meteor, NASA, 2013

Documents T.Lombry et Simon/SDG

Les effets de la pression sur les roches

Pour une raison qui demeure encore mystérieuse, la plupart des météoroïdes se brisent sous une pression dynamique inférieure à leur force de cohésion interne. C'est ainsi que la météorite de Peekskill qui tomba en 1992 pouvait résister à une force de pression de 30 MPa (300000 atmosphères) mais elle se fragmenta sous une pression d'environ 0.7-1.0 MPa. Même chose pour le bolide de Lugo qui explosa en haute altitude. Pourquoi, nul ne le sait vraiment, bien que l'on soupçonne que ces corps aient une structure interne assez fragile et poreuse, contenant probablement des cavités vides.

Voici à titre indicatif les effets associés à différents pressions d'impacts sur de la roche :

Effets de la pression sur les roches

<  2 GPa

Fracture et fragmentation (brecciation) importante de la roche. En général les brèches d'impacts sont constituées de fragments de la roche cible et contiennent différentes proportions de roche fondue et d'inclusions minérales choquées.

2 - 30 GPa

Formation des cônes de percussions (cônes de choc) jusqu'à l'échelle macroscopique générés par la progression de l'onde de choc dans la roche. Ils ont une forme en éventail dont la pointe est dirigée vers le point d'impact.

8 - 25 GPa

Apparition de déformations microscopiques laminaires (PDF) dans le quartz. Ces strates ne peuvent se produire que suite à un changement rapide de pression supérieur à 10000 atm.

 26 - 40 GPa

Transformation de certains minéraux en phase amorphe sans fusion

36 - 60 GPa

Fusion partielle de certains minéraux

61 - 100 GPa

Fusion complète de tous les minéraux avec vaporisation partielle

> 100 GPa

Vaporisation complète de la roche

Rappel : 1 GPa = 10 millions d'atmosphères ou HPa, sachant que 1 HPa = 1013.25 mb.

*

Indices des chocs de pression

S1

Aucun choc de pression ou < 5 GPa

S2

Choc de pression entre 5 - 9 GPa

S3

Choc de pression entre 10 - 19 GPa

S4

Choc de pression entre 20 - 34 GPa

S5

Choc de pression entre 35 - 54 GPa

S6

Choc de pression entre 55 - 75 GPa

Identification des cratères

Si la météorite est suffisamment grande et massive pour ne pas se consumer totalement dans l'atmosphère (une chondrite ou une sidérite de plusieurs dizaines de mètres), elle tombera sur le sol en créant un gigantesque cratère suivi d'une onde de choc et d'une boule de feu qui peuvent avoir des effets catastrophiques.

La plupart des cratères d'impacts terrestres se sont produits voici plusieurs dizaines de milliers voire des centaines de millions d'années et, pour les plus récents, l'humanité n'en a pas toujours conservé le souvenir. La plupart des impacts sont aussi passés inaperçus car ils sont recouverts depuis longtemps par la végétation qui les camoufle. Ils peuvent également être ensevelis sous le sable, noyés dans un lac ou par la mer.

Des cratères ont été découverts sur les six continents et l’on dénombre près de 1600 impacts dont près de 200 sont authentifiés comme étant d’origine extraterrestre. Plusieurs centaines d'autres formations le sont très probablement, suite à la découverte de signatures chimiques et minéralogiques typiques d’impacts à grande vitesse, mais aucune trace météoritique n’a encore été trouvée auprès des cratères.

Nous verrons dans l'article listant les impacts météoritiques terrestres confirmés qu'il existe plusieurs méthodes grâce auxquelles les scientifiques peuvent déterminer l'origine des cratères terrestres.

A consulter : Liste des impacts météoritiques terrestres

Le Meteor crater en Arizona. A l'échelle de la Terre c'est un trou d'épingle de 1.18 km de diamètre et 170 mètres de profondeur. A l'échelle humaine, il est impressionnant. Il fut créé par l'impact d'une météorite métallique(sidérite) d'environ 30 mètre de diamètre qui percuta le sol à près de 13 km/s il y a 50000 ans. Il libéra une énergie d'environ 10 MT. Document de Marty Schultz. Cet astronome vous propose d'autres images du cratère sur son site.

Des météorites sans cratère

On peut également découvrir une météorite isolément, sans cratère d’impact alentour. C'est par exemple le cas des petits fragments qui peuvent tomber tout au long de la trajectoire d'une météorite tombant dans le désert ou sur la neige. Mais en de rares occasions on a découvert des météorites monumentales.

Ainsi, perdue au milieu de la savane de Namibie, les chercheurs ont découvert au détour de leurs aventures la météorite la plus lourde du monde, baptisée Hoba (2.95 m x 2.84 m x 1.5 m). A demi-enterrée, elle pèse 66 tonnes ! On comprendra que les scientifiques aient préféré la laisser sur place. Depuis cette date, le site est devenu un lieu touristique. En deuxième place vient la météorite de Ahnighito, une masse de 200 tonnes de fer qui tomba il y environ 10000 ans à l'ouest du Groenland, dont on récupéra un fragment de 34 tonnes en 1818. Après beaucoup de courage et de sueur pour la monter dans un navire qui manqua de couler sous son poids, l'Amiral Peary l'emporta aux Etats-Unis. Elle est aujourd’hui exposée au Musée Américain d’Histoire des Sciences de New York (AMNH).

Voyons à présent en détail la nature des météorites.

Prochain chapitre

La nature des météorites

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