Les météorites - Tristan FERROIR
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Les météorites Tristan FERROIR (http ://tristan.ferroir.free.fr) Introduction Météorite = pierre tombée naturellement sur Terre. Admis pour la première fois à la suite de la description de la chute de la météorite de l'Aigle en 1806 par JB Biot. Le ux annuel de météorites arrivant sur Terre est supérieur à 10t/an. La plus grosse météorite est Hoba en Namibie qui fait 60t. Elles ont eu aussi un aspect divin : le Vatican en possède une collection énorme, la pierre de la Mecque en est une aussi. D'où viennent ces roches ? Sont-elles toutes identiques ? En quoi peuvent elles nous être utiles dans la compréhension de l'histoire de la Terre et du système solaire ? I Quelques caractéristiques distinctives des météorites A Comment sait-on qu'une roche est une météorite On la voit tomber et on va la ramasser Elle a une densité élevée (chondrite + météorite de fer) → on peut sous-peser la chondrite demandée et la comparer avec une enclave mantellique de même taille Elle possède une croute de fusion due à son entrée dans l'atmosphère → montrer une photo ou un échantillon On en trouve souvent dans le sahara (NWA) ou en Antarctique (ALH, EETA) → mécanisme d'accumulation en Antarctique (LR 160 ou PLS 244 ) On peut déterminer leur origine d'après leur trajectoire (Planètes et Satellites ) ou leur reectance (document fourni ) B Quelle pétrologie et minéralogie pour les météorites deux types de météorites : chondrites et achondrites 1 http://tristan.ferroir.free.fr Tristan Ferroir chondrites : 80% des chutes. Contiennent des chondres, des CAI (pour les chondrites carbonées) , du Fe0. Elles sont composées d'olivine, de pyroxène, de fer, de serpentine (et de matière carbonée)→ Montrer tout ça sur la lame mince (fournie ou Atlas des Roches Magmatiques ) + photos de CAI (Universalis ) les achondrites : 20% des chutes. Ne contiennent pas de chondres. Sont soit ferreuses, soit pierreuses, soit intermédiaires. → Montrer une sidérite , une photo de HED, et une de pallasite ( Dercourt et Paquet ) C Des météorites, des corps parents, des événements diérents On fait le constat d'une certaine diversité pétrologique : comment l'expliquer ? Etudes des isotopes de l'oxygène : 2 infos majeures Il existe plusieurs corps parents Il existe des fractionnements diérents donc des événements diérents Montrer le diagramme des isotopes de l'oxygène( La Géochimie ou document fourni ). Expliquer pourquoi il y a un fractionnement de ½ et poser le problème du fractionnement de 1 des chondrites carbonées. II Les chondrites et la formation du système solaire A Pétrographie des chondrites Chondres : structures sphériques (formées en apesanteur), taille moyenne 700µ. Principalement olivine et pyroxène. Il existe diérents types de chondres. La texture témoigne d'un refroidissement très rapide et la rondeur en apesanteur Les inclusions réfractaires : CAI (perovskite, hibbonite, feldspaths). Zone diuse jusqu'à 2mm Les inclusions réfractaires : CAI (perovskite, hibbonite, feldspaths). Zone diuse jusqu'à 2mm Le métal : on a du fer metallique et du fer oxydé (visible à l'oeil nu sur la lame mince). Donne lieu à la classication des chondrites → Présenter le diagramme de classication (Universalis ) et proposer de replacer les 2 lames minces dans cette classif. d'après le contenu en fer natif et fer oxydé. Tristan Ferroir 2 http://tristan.ferroir.free.fr http://tristan.ferroir.free.fr Tristan Ferroir B Les chondrites et la Terre Chimie moyenne de la Terre et des chondrites quasi identiques (Der- court et Paquet ) Rappeler très brièvement comment on connait la composition chimique de la Terre. Possibilité de poser le problème du vernis tardif et de l'origine de l'eau terrestre (PLS 329 ) Métamorphisme des chondrites du à un début de diérenciation (attention pas de fusion pour autant) → Faire une comparaison des deux lames minces. Poser le problème de l'origine du début de fusion du corps parent (Universalis + PLS 331 ) et terminer le classement de ces deux météorites. Métamorphisme des chondrites du aux chocs (Universalis, document fourni et PLS 152 ) Métamorphisme aqueux : retour sur l'origine de l'eau terrestre C Les chondrites et le système solaire Chimie moyenne de la photosphère solaire et des chondrites équivalente aux volatils près (De la Pierre à l'Etoile ) Séquence de condensation du gaz nébulaire (De la Pierre à l'Etoile ) Datation des événements très précoces dans le système solaire : radioactivité à longue période (Pb) et radioactivité éteinte (26Al 129I → 129Xe) (La → 26Mg, Géochimie, Géochimie Isotopique, Des Atomes aux Planètes Habitables ) Hétérogénéités isotopiques et environnement présolaire Modèle avec une ou plusieurs supernovae (De la Pierre à l'Etoile ). Si connu, parler du nouveau modèle de self shielding Tristan Ferroir 3 http://tristan.ferroir.free.fr http://tristan.ferroir.free.fr Tristan Ferroir ' $ Une hypothèse alternative des anomalies isotopiques en oxygène : le self-shielding Pour expliquer les anomalies isotopiques en oxygène dans les chondrites, un nouveau modèle a été proposé. Ce modèle propose que la molécule de CO très abondante dans le système solaire aurait pu être photodissociée par le jeune Soleil. Or, le C 16 O, C 17 O et le C 18 O sont photodissociés pour des longueurs d'onde diérentes. Comme il y a beaucoup de C 16 O puisque l'atome d'16 O est le plus abondant, les rayons ayant la longueur d'onde requise sont vite absorbés : il n'est possible d'intégrer du 16 O que dans les minéraux proche du Soleil. A l'opposé, il y a peu de 17 O : le rayonnement qui peut photodissocier le 17 O se propage plus loin : le 17 O pourrait être intégré dans les minéraux sur une plus grande distance à partir du Soleil. On peut ainsi créer des minéraux avec des rapports isotopiques en oxygène distincts. & % III Les achondrites : des fragments planétaires diérenciés A Les météorites de fer Sidérite et gure de Widdmanstatten : vitesse de refroidissement, taille du corps parents, diérenciation du noyau → Mettre en relation taille des zones de diusion et taille du corps parent (Universalis ) Pallasite : des analogues de la CMB? → Montrer une photo (Dercourt et Paquet ) et décrire ce qu'on y voit et en quoi on peut penser que cela peut être un analogue de la CMB. Présenter aussi les contresarguments. B Les SNC : des météorites venues de Mars Description pétrologique : roches basiques à ultrabasiques (Pétrologie Endogène, PLS 34 ) Shergottites : basalate, picrite, lherzolithe Nakhlites : clinopyroxénites (~ gabbro) Chassignites : dunites Tristan Ferroir 4 http://tristan.ferroir.free.fr http://tristan.ferroir.free.fr Tristan Ferroir ALH84001 : clinopyroxénite avec des carbonates Datation des roches + diagramme des isotopes de l'oxygène → idée d'un corps parent ayant eu une activité récente (PLS Hors Série Les Terres Célestes, p.57) La composition des verres de shergottites VS composition de l'atmosphère martienne (La Géochimie ) De la Vie sur Mars? (PLS 295 et Astronomie et Astrophysique ) C Les HED et l'astéroïde 4-Vesta Pétrologie des HED (Pétrologie Endogène et PLS 34 ) Howardites : brêche d'eucrites et de diogénites Eucrites : basalte ou cumulat Diogenites : orthopyroxenite (~ gabbro) Provenance des HED (Retour sur le document fourni ) Conclusion Les météorites sont des témoins de la formation du système solaire mais sont aussi des échantillonneurs naturels de surfaces jusque ici non visitées par l'Homme. On peut parler ici rapidement de quelques familles de météorites qu'on a pas eu le temps d'évoquer, par exemple les Lunaites, météorites de la Lune. On peut aussi discuter des angrites que certains pensent provenir de Vénus pour les raisons suivantes : la formation de ces roches necessite une fusion partielle en présence de carbonates, ce que l'atmosphère de Vénus, riche en CO2 permet (il faut une planète de rayon supérieur à 1700km pour que du CO2 soit présent dans le manteau sous forme de carbonate) et la position des angrites sur le diagramme des isotopes de l'oxygène correspond à celles prédites dans pour Vénus. Autres apports majeurs : datation des surfaces. Grande crises. biologiques. Formation de la Lune, origine de l'eau sur Terre.... Bibliographie 1. Universalis 2. De la Pierre à l'Etoile 3. Géologie : Objet, méthodes et modèles 4. Pour la Science n°34 5. Pour la Science n°295 Tristan Ferroir 5 http://tristan.ferroir.free.fr http://tristan.ferroir.free.fr Tristan Ferroir 6. La Recherche n°325 7. La géochimie 8. Pétrologie Endogène (nouvelle version seulement) 9. Atlas des Roches Magmatiques 10. En vrac quelques revues : (a) PLS Hors série Les Terres Célestes pour l'âge des surfaces (b) PLS n°244 ou LR n°160 pour la récupération des météorites en Antarctique (c) PLS n°152 pour le métamorphisme de choc (d) PLS n°329 pour le vernis tardif et la formation de la Lune (e) PLS n°331 pour la diérenciation des astéroïdes d'après l'étude des météorites Tristan Ferroir 6 http://tristan.ferroir.free.fr
