Livret guide de l`exposition

Ces pierres qui tombent du ciel ...
du 14 octobre au 17 novembre 2002
CENTRE NATIONAL
DE LA RECHERCHE
SCIENTIFIQUE

Généralités sur les météorites
leur identification et
leur étude.
- Qu’est ce qu’une météorite ?
Les météorites sont des roches extra-terrestres qui
traversent l’atmosphère de la Terre et tombent à sa
surface. L’essentiel des météorites connues sont des
fragments d'astéroïdes qui se trouvent dans la cein-
ture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter et qui ont
des tailles pour l’essentiel d’entre eux allant du km
à la dizaine de km, mais pouvant aller pour le plus
gros d’entre eux (Cérès) jusqu’à 933 km. Ces frag-
ments, qui sont produits lors de collisions entre as-
téroïdes, sont déviés de leur orbite initiale sous le
jeu des forces d’attraction exercées par le Soleil et
les planètes. Certains d’entre eux sont capturés par
l’attraction gravitationnelle de la Terre et rentrent
en collision avec la Terre en formant, lors de leur
traversée de l’atmosphère terrestre, les météores ou
étoiles filantes. Ce «voyage» depuis la ceinture d’as-
téroïdes vers la Terre peut durer, selon les cas, de
quelques centaines de milliers d’années à plus d’un
milliard d’années.
Parmi les météorites connues, plus d’une dizaine
d’échantillons sont des fragments de la Lune qui
ont pu être reconnus sans ambiguïté par comparai-
son avec les échantillons lunaires ramenés par les
missions Apollo et Luna. Ces météorites lunaires sont
arrachées à la surface de la Lune à la faveur d’im-
pacts violents d’objets tels que des fragments d’as-
téroïdes et sont ensuite capturées par l’attraction
de la Terre. La surface cratérisée de la Lune est visi-
ble de la Terre avec de simples jumelles. Il existe aussi,
parmi les collections de météorites, une vingtaine
de spécimen qui partagent des caractéristiques com-
munes et qui sont considérés par une grande partie
de la communauté scientifique comme étant des
fragments de la surface de Mars. Les missions amé-
ricaines Mariner 4, 6 et 7 qui furent, entre 1964 et
1969, les premières à photographier Mars révélè-
rent une surface très différente de celle de la Lune
mais conservant cependant la trace de nombreux
cratères d’impact. Ces météorites martiennes con-
tiennent des gaz qui ont une composition très pro-
che de l’atmosphère de Mars qui fut mesurée sur
place en 1975 par les missions Viking 1 et 2. Enfin
une autre famille de météorites pourrait correspon-
dre à des fragments de l’astéroïde Vesta, le troi-
sième plus gros des astéroïdes avec un diamètre de
501 km.
En plus de ces météorites de taille macros-
copique (entre quelques cm et quelques dizaines
de m), il existe un nombre incalculable de
micrométéorites de taille millimétrique. Ces
micrométéorites sont collectées depuis quelques
années de manière systématique dans les glaces de
l’Antarctique.En grande majorité en provenance de
la ceinture d'astéroïdes certaines micrométéorites
pourraient être d'origine cométaire. Les comètes,
qui sont connues depuis l’antiquité de par leurs tra-
jectoires allant vers le Soleil, leur brillance variable
et leurs queues spectaculaires, sont de petits corps
célestes constitués de roche et de glace qui pro-
viennent des confins du système solaire, au delà des
planètes géantes. Au cours de leur approche du
Soleil, ces objets sont chauffés et perdent une
grande partie de leur masse sous forme de gaz et
de poussières, ces poussières pouvant être une des
sources des micrométéorites.
La plus ancienne chute de météorite relatée en dé-
tails dans de nombreux écrits et dessins est celle de
la météorite qui tomba le 7 novembre 1492 vers
midi à Ensisheim, en Alsace. Cette chute eut de nom-
breux témoins. La météorite qui pesait 127 kg fut
suspendue dans l’église d’Ensisheim où elle resta
- Les chutes de météorites.
jusqu’à la révolution. Elle est maintenant dans le
musée municipal d’Ensisheim et ne pèse plus après
plusieurs prélèvements que 55kg. Depuis cette
chute, 68 autres météorites ont été trouvées en
France (cf carte), l’essentiel d’entre elles correspon-
dant à des chutes observées (5 de ces météorites
3

Quelques météorites françaises célèbres
• La météorite d’Enshisheim : c’est la plus ancienne
chute répertoriée en Europe. Elle tomba le 7 novem-
bre 1492 vers midi à Ensisheim en Alsace et pesait
127 kg.
• La météorite de Chassigny : c’est une météorite
provenant très probablement de la planète Mars.
Elle tomba le 3 octobre 1815 à Chassigny, en Haute
Marne. Elle pesait 4kg. Cette météorite ressemble à
une roche du manteau terrestre (c’est une roche
constituée majoritairement de cristaux d’olivine) sauf
qu’elle contient aussi en petite quantité du verre
dans lequel sont dissous des gaz ayant la même com-
position que les gaz de l’atmosphère de Mars. Ce
verre aurait été produit lors de l’impact d’un gros
astéroïde sur Mars. Lors de l’impact, des fragments
de la surface de Mars sont arrachés et partiellement
fondus, ils piègent, lors de leur extraction de la pla-
nète rouge, des gaz de l’atmosphère martienne.
• La météorite de la Caille : c’est la plus grosse mé-
téorite de France. Elle fut identifiée en 1828. Elle
servait alors de banc devant l’église du village de la
Caille dans les Alpes Maritimes et est sans doute
tombée dans les montagnes avoisinantes 2 siècles
auparavant. Elle pèse 625 kg et c’est une météorite
de fer.
• La météorite d’Orgueil : c’est la météorite la plus
primitive qui soit connue au monde (échantillon N°1
de l’exposition). Cette météorite est sans doute la
plus célèbre de toutes dans la communauté scienti-
fique nationale et internationale. Elle tomba le 14 mai 1864 dans le village d’Orgueil dans le Tarn-et-Garonne. Plusieurs fragments
faisant une masse totale de 14 kg furent ramassés juste après l’impact. La composition chimique de la météorite d’Orgueil est pour tous
les éléments chimiques, à l’exception des gaz (hydrogène, hélium, gaz rares,...) la même que la composition chimique du Soleil telle que
l’on peut la mesurer par spectrophotométrie de la lumière du Soleil. Le Soleil représentant l’essentiel de la masse du système solaire, sa
composition chimique est celle de toute la nébuleuse qui est le mélange de gaz et de poussières, à partir duquel se sont formés il y a 4.5
milliards d’années le Soleil et les planètes. Le corps parent de la météorite d’Orgueil serait un fragment de roche formé très tôt dans la
nébuleuse et n’ayant, par la suite, subi aucune modification.
Orgueil
Chassigny
Ensisheim
La Caille
Les chutes de météorites en France
masse inférieure à 10kg
masse de 10 à 100 kg
masse supérieure à 100 kg
dont les fameuses météorites d'Orgueil et de l’Aigle
sont visibles dans l’exposition).
Les futures météorites qui croisent la tra-
jectoire de la Terre entrent en collision avec la Terre
à grande vitesse, entre 15 et 20 km/sec. Elles sont
freinées très fortement par l’at-
mosphère de la Terre et sont
portées en surface à très haute
température, jusqu’à plusieurs
milliers de degrés. Cet échauf-
fement produit la pellicule
noire de surface, ou croûte de
fusion, caractéristique des mé-
téorites. L’intérieur de la mé-
téorite reste quant à lui à basse
température, de sorte que les
traces d’eau qui peuvent être
contenues dans certaines météorites sont conser-
vées. Le freinage atmosphérique donne lieu à ce
que l’on appelle un météore, c’est à dire, à une étoile
filante dans le cas de grains de petite taille ou alors
à une boule de feu accompagnée d’une ou plusieurs
détonations dans le cas de grosses météorites.
Durant ce trajet dans l’atmosphère, la mé-
téorite perd une grande partie de sa masse (jusqu’à
plus de 90 % dans certains cas) et elle est souvent
fragmentée en plusieurs morceaux. Elle peut même
littéralement exploser avant de toucher la surface
du sol. Si la météorite touche le sol, elle creuse à
son point d’arrivée un cratère d’impact dont la taille
dépend de la masse de la météorite. Environ 150
cratères de tailles comprises entre quelques km et
200 km de diamètre et d’âge
allant de quelques dizaines de
milliers d’années à 2 milliards
d’années sont connus à la sur-
face de la Terre. Un des cratè-
res les mieux préservés est le
«meteor crater» dans le désert
de l’Arizona : il fait 1.2 km de
diamètre et environ 300 m de
profondeur. Il fut creusé il y a
environ 25 000 ans par une
météorite de fer qui faisait
environ 30 m de diamètre. La chute d’une météo-
rite de très grande taille produisant un cratère de
l’ordre de la centaine de km de diamètre est raris-
sime : les estimations montrent que cela peut se
produire en moyenne une fois en 100 Millions d’an-
nées. Une dizaine de météorites, de taille de l’ordre
du mètre, frappent la Terre par an, mais l’essentiel
de la matière extra-terrestre que reçoit la Terre, en-
viron 100 tonnes par jour, est sous forme de fine
poussière de taille inférieure au millimètre.
Meteor Crater (Arizona, USA)
4

La classification des météorites est
complexe et contient de nombreux noms
particuliers correspondant aux endroits où
des météorites «types» tombèrent ou fu-
rent trouvées. Cependant pour rentrer
dans le monde des météorites et suivre
l’exposition une classification très simple
est suffisante.
L’observation à l’œil nu des mé-
téorites en tranche polie permet de faire
la différence entre quatre types de roches:
- Les différents types de météorites
Ces quatre types de météorites correspon-
dent à des roches qui se sont formées par des pro-
cessus et dans des environnements très différents.
On distingue classiquement les météorites primiti-
ves qui correspondent aux chondrites et les météo-
rites différenciées, terme qui regroupe les trois
autres types de météorites. Les chondrites
seraient des fragments d’astéroïdes de
petite taille dont la composition
n’aurait pas évolué après leur
formation. Les météorites
différenciées seraient des
fragments d’astéroïdes de
plus grande taille (> dizaine
de km) ou même de
planètes puisque les
météorites lunaires et les
(1) les météorites ne contenant que du métal : ce sont les météorites de fer
(2) les météorites constituées d’un mélange de fer et de cristaux de silicates : ce sont les météo-
rites ferro-silicatées ou météorites mixtes.
(3) les météorites constituées de minéraux silicatés d’une manière identique aux roches magmati-
ques terrestres (laves ou roches profondes du manteau) : ce sont les achondrites
(4) les météorites constituées d'une matrice fine et de minéraux silicatés présents sous forme de pe-
tites billes de quelques millimètres de diamètre appelés chondres n'ayant aucun équivalent sur Terre : ce
sont les chondrites.
météorites martiennes en font partie. La quantité
d’éléments radioactifs présente dans un astéroïde
est fonction de sa taille et, à partir d’un certain seuil,
la chaleur dégagée par ces éléments radioactifs per-
met d’atteindre la fusion des roches. Il se produit
alors une chaîne de réactions conduisant à l’extrac-
tion du fer des silicates (la différenciation métal-
silicate) et à la formation de laves ayant des com-
positions différentes de celles de leurs roches
sources. Cette différenciation chimique con-
duit, pour ces astéroïdes, à la ségrégation
d’un noyau métallique (Fe-Ni) entouré
d’un manteau silicaté, comme dans le cas
de la Terre. Les météorites différenciées
seraient des échantillons provenant
des différentes enveloppes de ces
astéroïdes . Les météorites de fer
seraient des échantillons de
noyaux métalliques, les météori-
tes mixtes des échantillons
de la limite entre noyau mé-
tallique et manteau silicaté
et les achondrites des
échantillons de manteau
silicaté ou de laves de
surface.
La météorite ALH81005
(6 cm de hauteur), achondrite
lunaire trouvée en Antarc-
tique, est une brèche
contenant des fragments
d'anorthosite clairs dans
une matrice sombre.
Des échantillons similaires
ont été ramenés par les
astronautes des missions Apollo.
Hoba, la plus grande météorite,
pèse approximativement 55 tonnes.
C'est une météorite de fer qui a été
decouverte en 1928 en Namibie.
5

Elles représentent 87% des chutes et sont les mé-
téorites les plus primitives. Leur structure est faite
de l’agglomération de petites billes de silicates
(appelées les chondres) collées entre elles par
une matrice noire riche en matière carbonée
et en minéraux hydratés. Cette structure,
dont l’équivalent pour une roche terrestre
serait une rochesédimentaire, donne une
image de la formation des premiers objets
dans la nébuleuse solaire. Ces premiers
objets se sont formés par accrétion, c’est
à dire par agglomération d’objets de plus
petite taille, les chondres, eux mêmes
formés à partir d’un mélange de grains
de poussières micrométriques qui furent
fondus à des températures supérieures à
1500°C et refroidis presque instantanément.
L’observation des chondres au microscope révèle,
en effet, la présence de verre. Un des scénarii possi-
bles pour la formation des chondres serait que des
grains de poussières se soient agglomérés et aient
été portés à très haute température en s’approchant
du Soleil en formation. Les chondrites contiennent,
en outre, des inclusions centimétriques blanches qui
sont d’autres témoins d’épisodes de très haute tem-
pérature. Ces inclusions, appelées inclusions réfrac-
taires, sont classiquement considérées comme étant
les minéraux qui se sont formés par condensation à
des températures supérieures à 1500°C, à partir du
gaz chaud de la nébuleuse solaire. Certaines
chondrites contiennent, de plus, des grains de taille
micrométrique qui, d’après leur composition se sont
formés avant la naissance du système solaire. Ces
grains, appelés grains présolaires, pourraient avoir
été formés dans les enveloppes d’autres étoiles plus
anciennes que notre Soleil et auraient été dispersés
entre les étoiles dans le milieu interstellaire. Cer-
tains de ces grains auraient survécu à la formation
du système solaire et auraient été préservés dans
Fragment de la métréorite d'Allende (300g et 10cm
à la base), échantillon N°2 de l'exposition. Des mil-
liers de pierres s'abattent le 8 fevrier 1969 sur une
zone de plus de 150km2 autour de Pueblito de Al-
lende au Mexique. On peut distinguer dans cette
chondrite de nombreuses inclusions réfractaires
(blanches) et de petites structures circulaires plus
ou moins grises : les chondres
- Les chondrites (ou météorites primitives)
certaines chondrites. Les chondrites sont donc les
échantillons de roches qui correspondent aux épi-
sodes les plus anciens de la formation du système
solaire auxquels on peut avoir accès. Cette conclu-
sion est démontrée par la composition chimique et
isotopique des chondrites et par leur âge qui cor-
respond à l’âge le plus ancien qui ait jamais été
mesuré, 4566±2 Millions d’années pour les inclu-
sions réfractaires de la météorite Allende.
Les achondrites (échantillons 13 à 16 de l’exposition) sont les
météorites qui ressemblent le plus aux roches terrestres. Leur nom si-
gnifie que, par opposition aux chondrites, elles ne contiennent pas de
chondre. Cela indique qu’elles n’ont pas une composition primitive. Leur
histoire n’est pas reliée, comme dans le cas des chondrites, à l’évolution
de la nébuleuse solaire mais plutôt à l’évolution géologique de leurs
corps parents. Les achondrites sont composées de silicates et corres-
pondent à des roches basaltiques ou ultramafiques. Elles se sont for-
mées à la surface ou proche de la surface d’astéroïdes lors de leur diffé-
renciation, soit par la chaleur dégagée par les éléments radioactifs qu’ils
contenaient, soit par l’énergie apportée par des impacts d’autres corps
à leur surface. Les météorites lunaires et martiennes (échantillon N ° 24
de l’exposition) font partie des achondrites.
On regroupe sous ce terme les achondrites (6.8% des chutes), les météorites mixtes fer-silicate
(1% des chutes) et les météorites de fer (5,2% des chutes).
- Les météorites différenciées.
Tranche polie de
l'achondrite à
enstatite Pena
Blanca Spring
(10.5 cm de
hauteur)
6