De l`espace vers la Terre Les météorites : de bien étranges pierres

Del’espaceverslaTerre
Lesmétéorites :debienétrangespierrestombéesduciel
Lachutedepierresvenuesducielnepassepasinaperçue.C’est
d’abord une traînée lumineuse qui s’estompe dans les couches
densesdel’atmosphèrepourfaireplaceàunetraînéeblanchâtre
devapeurd’eauaccompagnéedebruitsd’explosiondusàl’onde
dechocsituéeenavantdubolide.Àcescoupsdecanonsuccède
une sorte de sifflement lié au passage des différents fragments
dansl’airet enfinl’impactausolplusoumoinstonitruant.
D’oùviennentelles ?
Dansl’Antiquité,onimaginaitquecespierresavaientuneorigine
surnaturelle,qu’ellesvenaientdudomainedesDieux.AuMoyen
Age,enEurope,onyvoyaituneconséquencedesoragesetdela
foudre. Au 18
e siècle, plusieurs savants sont partisans d’une
origineextraterrestre,maisilfaudraattendrelapluiedemétéorites
del’Aigle(Orne,France)en1803etlerapportqu’enfitlegrand
physicienJeanBaptisteBiotpourquel’onadmettedéfinitivement
cetteorigine.Durantle19
e siècle, onpensequ’ellesviennentdela
Lune. Au 20
e siècle, on s’attache à calculer leur trajectoire ;
malheureusementlesinformationsdonnéesparlesrarestémoins
sont à ce point imprécises qu’il est impossible de savoir si les
météorites viennent du système solaire ou non. La question est
tranchée en 1959. Il y a alorsen Tchécoslovaquie unebatterie
circulaire de caméras braquées sur le ciel afin d’observer les
trajectoiresdessatellitesartificiels.Le7avrildecetteannéelà,à
19h30,unemétéoritetombeàPribram.Latraînéelumineuseest
enregistrée par des caméras. La trajectoire est calculée. Son
origineestlaceintureprincipaled’astéroïdessituéeentreMarset
Jupiter. Par la suite lesmétéorites de Lost City (USA, 1970) et
Innisfree(Canada,1977)confirmentcetteorigine.
Laceintureprincipaled’astéroïdes
En 1760, Titius von Wittemberg observe que la position des
planètes connues est représentée par une formule empirique.
Cetteformulead’autantplusdesuccèsqu’elleindiquelaposition
d’Uranus, découverte quelques années plus tard. Il manque
pourtantuneplanèteentreMarsetJupiter.Bodeémetl’idéequ’ily
avaitbieneuuneplanètemaisqu’elleaexplosé.En1801l’Italien
Piazzidécouvreuntoutpetitobjetplanétaire,Cérès,àladistance
prévue. Par la suite, d’autres petits objets sont détectés. On en
compte aujourd’hui plus de 30000 : ils forment la ceinture
d’astéroïdes. L’idée de Bode a été rejetée dès qu’il fut établi
qu’aucuneplanètenepouvaits’yformerenraisondesimportantes
perturbationsgravitationnellesinduitesparJupiter.Lesastéroïdes
sontpourainsidiredes« planètesavortées ».
Commentclassetonlesmétéorites ?
Même avant de bien comprendre leur formation, les savants
avaientcommencéàclasserlesmétéoritesensebasantsurleurs
compositions minérales etles textures desminéraux.
 Leschondritessont formées de petites billes plus ou moins
déformées (les chondres) agrégées les unes aux autres. On y
trouveplusieurstypes.Les« chondritesordinaires »(prèsde80%
des chondrites) sont surtout constituées de péridot (olivine), de
pyroxène,defeldspathetdefer.
Leschondritescarbonéesformentungroupedechondritesun
peu à part. Elles contiennent du feldspath et des molécules
carbonées.Elles contiennenttrèspeuoupasdefer.
 Les raresachondritesn’ont pas de chondres ; leur texture et
leur composition témoignent du refroidissement d’un liquide
rocheux(unmagma).Ellessontpauvresenfer.
 Lessidérites(météorites métalliques) sont constituées de fer
surtoutetdenickel(entre5%et35%).L’attaqueàl’acidenitrique
d’une face polie d’une octaédrite révèle des bandes dues à un
refroidissementtrèslent :lesfiguresdeWidmanstätten.
 Les rarespallasitessont les représentants les plus
spectaculaires du groupe des sidérolithes. Ces météorites sont
composées de parties pierreuses et de parties métalliques bien
séparées. Les pallasites ont des grains cristallisés de péridot
disséminésdanslamatricedeferronickel.
Commentseformentlesmétéorites ?
Leschondritesetl’accrétion
Àsonorigine (4,6milliardsd’années),lesystèmesolaireest un
nuage d’hydrogèneetd’héliumenrichi parleséléments pluslourds
éjectéspardesétoilesmourantes.Lenuage secontracte : lesoleil
naîtdanslarégioncentrale ;àsonvoisinagetrèschaud,silicates
etfers’agglomèrentpourformerdes chondresqui engendreront
des chondrites. Plus loin, des corps chimiques plus volatils
s’agrègent auxobjets, sousformes gazeuse,liquideousolide.
Lesachondritesetladifférentiation
Le diamètre des corps parents des chondrites est limité à
quelquescentainesdekm.Audelà laradioactivitéetlagravitation
leséchauffent ;leschondresdisparaissent,lefermigreaucentre
et lessilicatesàlapériphérie.Peuàpeu,uneplanèteseforme.
Lafragmentationetl’impactisme
Lescollisionsentreobjetscélestessontdesévénementsfréquents
àl’échelledel’histoiredusystèmesolaire.Unimpactpeutbriseret
expulserdesfragments.CertainsarriventsurTerresousformede
météorites.Laquestion quisepose alorsestdetrouver quelssont
leurscorpscélestesparents.
Quelsastéroïdespourquellesmétéorites ?
Lesastéroïdessontclassésàpartird’observations (àdistance)de
lalumièresolairequ’ilsrenvoient.Laclassificationfaitapparaître
différentstypes,auxquelsonchercheàassocierdesmétéorites.
 Le typeC,pourcarboné, représenteprèsde75%desastéroïdes
connus ;onlesdétecteplutôtdanslapartieexternedelaceinture
principale.Cesastéroïdesontpeuévoluédepuislaformationdu
système solaire. Ils sont probablement similaires aux chondrites
carbonées, les météorites les plus primitives. Elles contiennent
trèspeuoupasdeferetontpuapportersurTerrelesmolécules
carbonées qui sont à l’origine de la vie. Nous présentons entre
autres plus de 7 kg de la météorite d’Allendeet 590 g de la
météorite deMurchison(tombée en 1969 en Australie) qui
contientplusde30acidesaminésd’origineextraterrestre.
LetypeS,Spoursiliceoustony(pierreux)inclutenviron17%
desastéroïdes.Ilssontbrillantsetrichesenmétal.Ilspourraient
êtreàl’originedessidérolites(dontfontpartieles pallasites).
LetypeM,pourmétallique,inclutdesastéroïdesdecomposition
mal connue. Ils seraient à l’origine des météorites métalliques.
Nousprésentonsentreautres,unfragmentde28kgprovenantde
lachutedeSikhoteAlintombéeenRussieenfévrier1947etun
fragmentde39kgdelamétéoritedeCanyonDiablo(USA).
LetypeE,pourenstatite(unsilicatedemagnésium)estassocié
auxachondritesàenstatite.Lesaubritessontdecetype.Nousen
présentons trois :Cumberland Fall,Pena BlancaetMont
Egerton (richeenfer).
 Letype Qest caractérisé par un spectre proche de celui des
chondrites ordinaires, ce qui permet de supposer que ces
astéroïdessontabondants.Acejour,pourtant,onenn’adétecté
que quelquesuns. Parmi les chondrites présentées, il y a : un
fragmentdelamétéoritede Valera,tombéeen1972, célèbrepour
avoirtuéunevacheetunfragmentdelamétéoritedeLostCity,
tombéeen1970,dont latrajectoiredechuteapermis de confirmer
qu’elleprovient delaceintureprincipaledesastéroïdes.
LetypeVcorrespondàVesta(l’undesplusgrosastéroïdesde
la ceinture principale) et à ses fragments. On pense que les
achondritesHED(howardites,eucrites,diogénites)proviennent
de4Vesta*quiadûsubirunimpacttrèsviolentilyamoinsd’un
milliardd’années.
* :lenumérodevantVestaestceluiduclassementdesastéroïdesselonleurtaille
(Vestaestle4
e plusgrosastéroïde).

DelaTerreversl’Espace
Lesmétéoritesnoussontvenuesdel’espace.Leurétudepermet
demieuxappréhenderlaformationdenotresystèmesolaire.Pour
allerplusavant,ilnousfautallerdansl’espaceetdécouvririnsitu
lesobjetsdusystèmesolaire.Unepremièrephased’explorationa
été celle des planètes. Plus récemment l’attention s’est tournée
vers les petits objets et en particulier les astéroïdes. Certains
appartiennentàlaceintureprincipale.D’autrespeuventavoirdes
orbitesassezprochesdecelle delaTerreetlamenacent :cesont
lesgéocroiseursouECA(pourEarthCrossingAsteroids).
Lesexplorationsspatiales
Lespremièresimagesrapprochéesd’unastéroïdesontobtenues
avecGalileo,unvéhiculespatialaméricainqui,avantd’atteindre
Jupiteren1995,survoleetétudiedeuxastéroïdesdetypeS,951
Gaspra (1991) et 243 Ida (1993). L’observation de ce dernier a
permisdedécouvrirDactyl,lepremiersatellited’unastéroïde,et
dedéterminerladensité(2,7)d’Ida.
En 1996, la Nasa lanceNEARShoemakerla première sonde
exclusivement consacrée aux astéroïdes. En 1997, elle survole
253Mathilde(typeC).Le14 février2000,jourdelaSaintValentin,
lasondearendezvousaveclepetitgéocroiseur433Eros(type
S). Elle se met en orbite, en fait la cartographie et tombe en
douceur sur l’astéroïde le 12 février 2001, avant d’envoyer son
derniersignalàlafinfévrier.
Enmai2003,l’agencejaponaiseJAXAlancelasondeHayabusa
endestinationd’untoutpetitgéocroiseur25143Itokowa(typeS).
L’idéeestqu’unpetitobjetn’apasdûbeaucoupévoluerdepuisla
formation du système solaire. La sonde reste à son voisinage
entre2005et2007,ententantdecollecterdeséchantillons,avant
derepartirverslaTerreavecpeutêtredesprécieusesparticules
solides.Leretourestprévupour2010.
LasondeeuropéenneRosettaa pourmissionde survolerdeux
astéroïdes.Enseptembre2008,elleestpasséeà800kmde2867
Steins (type E). En 2010, elle survolera un gros astéroïde 21
Lutetia (type M ou C). En 2014, elle rejoindra la comète
ChuryumovGerasimenko,afindelasuivrependantaumoinsdeux
ansetdedéposerpourlapremièrefoisunmoduled’analyseàla
surfaced’unnoyaucométaire.
L’aventurecontinueaveclamissionDawnlancéeen2007,parla
NASA, à destination de deux gros astéroïdes de la ceinture
principale,1Cérèset4Vesta.Lepremierrendezvousestprévu
pour201112avecVesta,suivideceluiavecCérèsen2015.
Ces missions vont permettre de mieux affiner la relation
astéroïdesmétéorites. L’exploration des planètes avait, quant à
elle,permisdetrouverl’originederarissimesmétéorites.
Lesmétéoriteslunairesetmartiennes
DelaTerreàlaLune :lamissionApolloetlessondesLuna
Le12avril1961,lesSoviétiquesréalisentlepremiervolspatial
humain.Enpleineguerrefroide,leprésidentKennedyréagit :des
astronautesirontsurlaLune.LeprogrammeApolloestlancé.Le
21 juillet 1969 (Apollo 11), Neil Armstrong pose son pied
(gauche)surlaLune.Lesmissions14à17(197172)rapportent
382 kg de roches. Les sondes soviétiques LUNA 16, 20 et 24
(19707276)n’enrécoltent,quantàelles, que300g.
Lesmétéoriteslunaires
En1982,onrécolteenAntarctiqueunemétéoritebizarre ;c’est
unebrèche,forméed’unmélangesilicatédegrainsfinsanguleux
quin’avaitjamaisététrouvédansunemétéorite,maisquiétait
connu dans les roches lunaires. L’analyse confirme que ses
formationsminérales,sestauxd’isotopessontsimilairesàceux
des roches lunaires. Aujourd’hui, on connaît environ quarante
météorites d’originelunaire.
CommentsontellesvenuessurTerre ?
LeurprésencesurTerreestattribuéeàdesfragmentséjectésde
la Lune après un impact. Les nombreux cratères à la surface
lunairesont lesstigmates du bombardementmétéoritique.Lors
d’unimpact,unepartiede lamatièreéjectéepeutretomberou
bienéchapperàsonattractionetêtreattiréeparlaTerreoule
Soleil.LetransfertdelaLuneàlaTerreestparfoislong,jusqu’à
plusieursmillionsd’années.
DeMarsàlaTerre
Lestrès raresSNC(pour Shergotty, 1865, Inde ;Nakhla 1911,
Égypte,etChassigny,1815,HauteMarne,France)formentdes
météorites à part. Ce sont des basaltes, des pyroxénites, des
dunites,… d’origine volcanique. Elles ne proviennent ni d’un
astéroïde,nidelaLuneoudeMercurecarleurvolcanismes’est
éteint depuis bien trop longtemps. Les autres candidats sont
Vénus,IoetMars.Vénusestexclueàcausedesafortegravité,
IoàcausedelagravitédeJupiter.IlnerestequeMars.Cette
origine a été confirmée avec l’analyse des gaz (martiens)
contenusdanslashergottiteEETA79001.
Lamétéoritequifâche
La météorite de Tafassasset (Niger, 14022000) est une
énigme.Estelleunechondritecarbonéetrèstransformée ?Est
elleuneachondriteprimitive ?Estellelechaînonmanquantentre
chondritesetachondrites ?Oubien…vientelledeMercure ?!!
Coordinateurs : PrAnnyChantalLevasseurRegourd,UPMC/LATMOS
DrAlainCarion,GalerieAlainCarion, PrMichelCabane,UPMC/LATMOS
DrJeanClaudeBoulliard,UPMC/IMPMC
CollectiondesMinérauxdel’UniversitéPierreetMarieCurie
Casecourrier73,4placeJussieu,75252Pariscedex05tel :0144275288
www.impmc.jussieu.fr/impmc/collection ou www.impmc.jussieu.fr/impmc/AMIS
IMPMC :InstitutdeMinéralogieetdePhysiquedesMilieuxCondensés
LATMOS :LaboratoireAtmosphères,Milieux,ObservationsSpatiales
UPMC :UniversitéPierreetMarieCurie
AssociésauCNRS
Photographies :avecl’aimableautorisationdeNasa/JPLCaltech