Timescales of shock processes in chondrites and Martian

Mercredi 22 juin 2005
Communiqué de presse
Attention : sous embargo jusqu’au 22 juin, 19H
En étudiant des météorites, les chercheurs remontent aux chocs qui les ont fait naître
En analysant la structure et la composition de deux météorites, les chercheurs du
Laboratoire de sciences de la Terre (CNRS/ENS Lyon/UCBL) ont estimé la durée des
chocs qui les ont fait naître. Ils ont ainsi obtenu un aperçu des impacts qui ont présidé
à la formation du système solaire et de ceux, plus récents et moins violents, qui nous
apportent des morceaux de la planète Mars. Ces travaux sont publiés dans la revue
Nature du 23 juin.
Les chercheurs ont travaillé sur les phases de haute pression des météorites. Ces phases sont
contenues dans les « veines de choc » (les fractures noires) que l’on aperçoit sur cette photographie.
(Crédit : Bruno Reynard, image disponible à la photothèque du CNRS : phototheque@cnrs-
bellevue.fr)
Lors des collisions d’astéroïdes avec des planètes, des morceaux de roches sont éjectés
dans l’espace. En tombant sur Terre, après un voyage de quelques millions d’années, ces
« cailloux » deviennent des météorites. C’est ainsi que des fragments de Mars arrivent sur
Terre. Dans le passé, lors des premières étapes de la vie du système solaire, les collisions
d’astéroïdes ont joué un rôle central : elles ont présidé à la formation des planètes et de
leurs atmosphères. Les morceaux de roches qui datent de cette époque et qui tombent sur
Terre, sortes de « météorites primitives », sont appelés chondrites. Des chercheurs du
Laboratoire de sciences de la Terre (CNRS/ENS Lyon/UCBL), en collaboration avec une
équipe de Mayence
1
ont calculé la durée des impacts qui ont donné naissance à une
météorite martienne et à une chondrite.
Lors de ces impacts, la surface de l’astéroïde ou de la planète est soumise à une
augmentation quasi-instantanée de pression et de température (ici de l’ordre de 230 000 fois
1
Au Max Planck Institut für Chemie.

la pression atmosphérique et de 2000°C dans les deux cas), avant d'être partiellement
éjectée dans l’espace sous forme de blocs rocheux. Le passage de l’onde de choc entraîne
la formation de grains minéraux de structure particulière et de très petite taille (inférieure au
millième de millimètre). Les chercheurs ont utilisé la microspectroscopie Raman, spécialité
du Laboratoire de sciences de la Terre lyonnais qui fournit une information sur la structure
des échantillons, pour identifier ces phases de haute pression. De la nature de ces phases,
ils ont déduit les conditions de température et de pression du choc. A Mayence, ils ont
réalisé une cartographie chimique de haute résolution (quelques centaines de nanomètres)
de ces phases avec une nanosonde ionique. Ils ont ainsi déterminé des différences de
concentration d’éléments traces tels que le manganèse, le calcium, le baryum, le strontium
et le césium, entre phases de hautes et de basse pression. Puis, connaissant la mobilité des
diverses espèces chimiques qu’elles contiennent dans les conditions du choc (déterminée
expérimentalement), ils ont calculé la durée de l’échange chimique et ainsi du choc. En
outre, ils ont utilisé un second « chronomètre », en combinant la mesure de la taille des
phases de haute pression formées pendant le choc et des données expérimentales sur leur
vitesse de croissance. La durée du choc obtenue correspond à la durée nécessaire pour que
l’astéroïde s’écrase. Elle est proportionnelle au rapport entre sa taille et sa vitesse, une
grandeur connue statistiquement pour les astéroïdes croisant dans le voisinage de Mars. A
partir de la durée du choc, on peut donc remonter à la taille de l’astéroïde.
Pour la météorite martienne Zagami, tombée au Nigeria en 1962, seul le premier
chronomètre a été appliqué. Le second chronomètre n’a pas été utilisé car aucune
information n’existe sur la vitesse de croissance des phases de haute pression (de hollandite
potassique) rencontrées dans cette météorite. Il indique une durée de choc de l'ordre de 15
millisecondes. Les chercheurs estiment que le corps céleste qui a percuté Mars, formant
ainsi les phases de haute pression dans la météorite et l'arrachant à l'attraction martienne,
avait un diamètre d'environ 100 mètres et a créé sur la planète rouge un cratère de près de
quatre kilomètres de diamètre. D’après la nature et la composition des roches des quelque
30 météorites martiennes connues à ce jour, celles-ci ne proviendraient que de quatre ou
cinq impacts différents. Cette étude suggère que ces météorites sont éjectées par de petits
impacts sur Mars, et qu’elles n’échantillonnent donc qu’une très faible partie de la surface de
la planète.
Dans le cas de la chondrite Tenham, tombée en 1879 en Australie, les deux chronomètres
ont été appliqués (sur les phases de haute pression de ringwoodite). La durée du choc
obtenue est de l'ordre d’une seconde, ce qui correspond à un impact créé par un corps d'un
diamètre de 10 kilomètres. Ces météorites très anciennes enregistrent donc les chocs
violents entre gros astéroïdes, écho lointain de la formation tumultueuse du système solaire.
Référence :
Timescales of shock processes in chondritic and martian meteorites, Nature, 23 juin 2005 (2005), P.
Beck, Ph. Gillet, A. El Goresy, S. Mostefaoui.
Contact chercheur :
Pierre Beck, Tél : [phone], Mél : [e-mail]
Philippe Gillet, Tél : [phone], Mél : [e-mail]
Contacts presse CNRS :
Claire Le Poulennec (bureau de presse)
Tél : [phone], Mél : [e-mail]
Christiane Grappin (CNRS-INSU)
Tél : [phone], Mél : [e-mail]
Contact presse ENS Lyon :
Virginie de Charentenay, Tél. [phone], Mél : [e-mail]