Terre de météorites

Tant que l’objet est dans le ciel, on l’appelle météoroïde. Il s’accompagne, lors de la traversée de l’atmosphère, d’un phénomène lumineux : le météore. S’il est gros, on parle de bolide*. L’objet au sol est nommé météorite.

Celle de gauche (0,1 mm) a entièrement fondu lors de la traversée atmosphérique tandis que celle de droite (0,04 mm) a conservé sa structure poreuse primitive. Observées au microscope électronique à balayage.

(1) Un météoroïde* arrive en contact avec notre atmosphère à environ 20 km/s en moyenne (soit environ 70 000 km/h ; entre 10 et 30 km/s pour un fragment d’astéroïde* et jusqu’à 72 km/s pour un objet cométaire). (2) Les frottements intenses produisent une lumière souvent blanche : le météore*. (3) L’objet peut se fragmenter à diverses reprises, ce qui émet flash lumineux puis bruit de tonnerre. (4) Les petits débris sont plus vite freinés que les plus gros (5). (6) Le météore s’éteint pour un freinage suffisant vers 20 km d’altitude ; la chute passe inaperçue si des nuages masquent le ciel. (7) Les fragments touchent le sol et sont répartis sur une zone elliptique.

La forme de la surface des chutes au sol dépend de l’angle d’arrivée d’une météorite.

Ce fragment, de 520 g pour 8 cm, de la météorite* d’Allende tombée au Mexique en 1969 montre bien à la fois la croûte de fusion* noire, externe, reste de la partie fondue lors de la chute, et son intérieur granuleux.

Depuis Ensisheim (1492), près de 80 météorites ont été recueillies sur le sol de l’Hexagone : un peu plus d’une soixantaine de chutes* et moins d’une dizaine de trouvailles*. Les météorites d’Orgueil, Chassigny, Saint-Mesmin et Saint-Séverin sont devenues des références scientifiques mondiales.

La météorite d’Hoba, située dans la ferme d’Hoba West près de Grootfontein en Namibie, découverte en 1920, est la plus grande météorite connue (60 tonnes en un seul morceau) et le plus gros bloc naturel de fer connu à la surface de la Terre.

Météorite photographiée in situ lors de sa trouvaille* dans le désert de l’Atacama au Chili. D’une dizaine de centimètres environ, elle se distingue des roches environnantes par sa croûte de fusion* noire.

Nodules d’environ 5 cm de marcassite provenant de la craie du Bassin parisien (Cénomanien, 100 millions d’années, Aube). À gauche vue externe, à droite un nodule cassé révèle la structure fibro-radiée et la couleur argentée

Photo d’une météorite (Meridiani Planum), de 31 cm de diamètre, trouvée sur Mars. L’objectif de la caméra du rover, très grand angle, déforme l’horizon qui semble arrondi au lieu d’être presque plat. Sonde Opportunity.

Cette chute fut interprétée comme un présage favorable à Maximilien d’Autriche qui la fit suspendre dans l’église où elle est restée jusqu’à la Révolution. Ensisheim Diebold Schilling Lucerne 1513 : Rolf W. Bühler, Meteorite, Basel, 1988.

Peinture sur bois de 1493 illustrant la chute de la météorite d’Ensisheim en 1492.

Ce morceau, la masse principale, est conservé aujourd’hui dans le Palais de la Régence à Ensisheim. Les amputations que la météorite a subies au cours de son histoire (elle ne pèse plus que 55 kg) ne laissent guère subsister la croûte de fusion* que par endroits.

Tant que l’objet est dans le ciel, on l’appelle météoroïde. Il s’accompagne, lors de la traversée de l’atmosphère, d’un phénomène lumineux : le météore. S’il est gros, on parle de bolide*. L’objet au sol est nommé météorite.

Image de l’astéroïde Éros prise par la sonde NEAR Shoemaker, la première à se mettre en orbite autour d’un astéroïde. L’astéroïde, d’un diamètre de 31 km, et originaire de la ceinture principale, a une orbite croisant celle de Mars et passant à une vingtaine de millions de kilomètres de celle de la Terre.

Photo prise par la sonde Rosetta (ESA) le 6 mars 2015.

À gauche, photo prise en Croatie en mars 1997. On distingue nettement la traînée de poussières (en jaune-blanc) et on devine la traînée bleutée, plus verticale, de gaz ionisé. À droite, la même comète, vue aux États-Unis.

Une collision avec un astéroïde fragmente un corps massif en gros et petits morceaux qui prennent des trajectoires différentes. Vue d’artiste.

Comme l’astéroïde* tourne sur lui-même (flèche blanche), il reçoit une énergie du Soleil (onde jaune) qu’il met du temps à évacuer (ondes rouges), ce qui modifie son orbite.

a. Un fragment de nuage moléculaire, amas de poussières et de gaz, s’effondre sur lui-même.

Le plus grand cratère sur la photo (avec un piton central) est Dédale. Son diamètre est de près de 100 km. Des cratères de toutes tailles sont imbriqués (noter les petits au premier plan), attestant de la multitude des impacts. Image prise par Apollo 11.

En une fraction de seconde, 150 millions de tonnes de roches ont été éjectées, formant un cratère de plus d’un kilomètre de diamètre. Sur le bord du cratère, les empilements de roches initiales ont été retournés. La surface mamelonnée qui environne le cratère résulte des roches éjectées lors de l’impact. À gauche vue à la verticale, à droite vue oblique laissant voir les bords relevés.

Les trois premières étapes se déroulent en quelques secondes, car la vitesse de l’impacteur est considérable. La pression va de 50 GPa (500 000 atm) près de l’impact à 1 GPa au fond du cratère. La température au moment de l’impact est de 3 000 °C.

Son extrémité est constituée d’un acier spécial dans lequel sont inclus de tout petits diamants naturels ; certains brillent, en haut à gauche. Ces diamants, les plus durs de tous les minéraux, sont là pour « mordre » la roche à forer (ce carottier a 8 cm de diamètre).

Ils sont construits avec des impactites de type Chassenon.

a. Suévite de faciès Chassenon. Taille : environ 13 × 18 cm. Collection du MNHN.GG2009.

Les roches utilisées pour construire l’église de Rochechouart sont toutes marquées par l’impact et sont donc appelées impactites. Nombre d’entre elles, des brèches*, montrent des fragments soudés.

Pierre dans un mur de Champonger, près des thermes de Chassenon.

Cône de percussion de l’astroblème de Charlevoix, Québec, Canada.

Le cratère est aujourd’hui sous 2 000 m de sédiments accumulés depuis 65 millions d’années.

La mesure de la gravité terrestre en différents endroits permet d’établir une carte. La côte est marquée d’un trait blanc. Les ondulations colorées en vertjaune, concentriques, montrent la forme du cratère (ce qu’il en reste). Les points blancs représentent des puits naturels, appelés cénotes (d’un mot maya). Ceux-là sont beaucoup plus nombreux à la périphérie du cratère.

Les arbres ont été abattus et brûlés sur 2 000 km2. Cette image est issue de celle prise en mai 1929 pendant l’expédition de Leonid Kulik.

L’image de gauche montre la structure d’un corps parent* non différencié, avec grains de métal et de silicates intimement mélangés : ses fragments sont les chondrites*. Celle de droite montre un corps parent ayant subi une différenciation par laquelle le métal, lourd, a décanté au centre, avec un manteau* et une croûte silicatés. Ses fragments sont les météorites différenciées : achondrites*, sidérites* ou pallasites* selon la région d’origine. La Terre présente une structure de même type (Fig. 51).

Cet instrument permet des mesures chimiques et isotopiques de fragments à une échelle inférieure au micromètre (millième de millimètre). Cela permet de connaître la composition exacte des constituants des fragments.

Cette météorite est tombée le 28 février 1857 à Tamil Nadu (Inde). Sa chute a été précédée d’un bruit explosif (voir chapitre 1.1). Chaque petite sphère est un chondre*. Ces éléments arrondis baignent dans une matrice. Cette météorite est prisée par les chercheurs car elle possède un matériau relativement peu altéré du système solaire primitif. Le creux irrégulier de la base, très noire, est constitué de la croûte de fusion*. Le fragment pèse environ 3 grammes pour 1 × 2 cm2.

On distingue les chondres*, ronds et plutôt sombres, ainsi que le métal (blanc) et les sulfures (bronze) qui pullulent entre les chondres (et aussi à l’intérieur de ceux-là). Photographie en lumière réfléchie d’une lame mince de 1 cm de long de la chondrite d’Hallingeberg tombée en 1944 en Suède. Les sphères sont millimétriques.

La météorite d’Allende est tombée le 8 février 1969 dans l’État de Chihuahua au Mexique ; elle est remarquable du fait qu’elle a délivré d’un coup trois tonnes d’un type rare de météorite, une chondrite* carbonée. Consolidée en même temps que le système solaire, elle conserve des chondres* et des inclusions réfractaires (objets clairs non sphériques), d’une fraction de millimètre à quelques millimètres. Ses inclusions réfractaires sont datées de 4,568 milliards d’années.

Cette météorite, d’une vingtaine de centimètres de diamètre, montre une texture bré- chique. Météorite de type aubrite, tombée en 1919 à Cumberland Falls, Kentucky.

Lame mince de l’eucrite de Juvinas (Ardèche) vue au microscope polarisant (taille du champ : 3 mm). On distingue des cristaux allongés blanc-bleu de feldspath et des cristaux plus colorés de pyroxène, deux minéraux typiques des gabbros terrestres (une roche fréquente dans les planchers océaniques par exemple).

Photographie de l’astéroïde Vesta, corps parent* probable des achondrites* HED, réalisée par la sonde Dawn en 2011-2012. La totalité de son pôle sud (toute la partie basse du cliché) est occupée par un cratère d’impact* géant, avec un piton central (la boursouflure, tout en bas), d’où a sans doute été éjectée une bonne partie des achondrites HED qui nous sont parvenues.

Coupe théorique de l’astéroïde* Vesta (cf. aussi Fig. 35 et 51). C’est un astéroïde différencié mais les impacts qu’il a subis n’ont guère pu en extraire que des fragments des couches les plus superficielles, à savoir la croûte d’eucrites et les poches de diogénites en profondeur. Les howardites sont des mélanges entre eucrites et diogénites résultant des impacts.

Une tranche de la météorite Northwest Africa 5000 est exposée dans un bureau américain. La coupe mesure une trentaine de centimètres.

Talon de la météorite Northwest Africa 7034, une brèche* martienne, et à ce jour notre plus ancien échantillon de la planète Mars, daté à 4,4 milliards d’années.

Parmi ses bandes de Widmannstätten*, les masses sombres sont constituées d’un sulfure de fer (FeS : la troilite).

Les champs mesurent quelques centimètres de long.

Cette fine tranche montre la transparence des minéraux d’olivine (péridot).

Cette chondrite* à enstatite renferme un minéral rarissime sur Terre : le sulfure de calcium (oldhamite). Muséum royal de l’Ontario. La tranche mesure 38 × 34 cm2.

Le carbure de silicium se trouve dans quelques météorites (par exemple Murchison, Canyon Diablo) alors que, sur Terre, on ne le connaît qu’à l’état artificiel sous le nom de carborundum (fabriqué pour les céramiques ou comme abrasif…). Les grands cristaux, connus en bijouterie sous le nom de moissanite, sont utilisés comme imitation du diamant.

Fragments anguleux de péridotite (olivine, vert clair) arrachés au manteau* terrestre lors de la remontée du magma* basaltique.

La pallasite* de Fukang (Xinjiang, Chine) affiche ses olivines (jaune-vert) dans une matrice métallique (grise). Musée d’histoire naturelle de Vienne.

a. La Terre primitive était un mélange incandescent homogène sans continent, sans océan, ni croûte, ni manteau*, ni noyau (voir Fig. 35 et 43).

De grosses olivines jaunâtres baignent dans une matrice métallique. L’échantillon, d’une vingtaine de centimètres de diamètre, est exposé en vitrine au Muséum américain d’histoire naturelle de New York.

La sphère métallique installée à l’entrée du bourg en 2002 symbolise la chute de la célèbre météorite sur la commune en 1864.

Sa croûte noire craquelée laisse apparaître par endroits l’intérieur carboné, également noir mais parsemé lui de sulfates blancs. Dimension maximale 3,6 cm.

Lame mince observée au microscope optique (avec des polariseurs croisés). On y voit entre autres les olivines en couleurs vives, très fissurées par un impact. Taille réelle : 5 mm.

Trajectoire en jaune avec quatre des six explosions. Zone rose saupoudrée de petits fragments (< 10 g), points rouges pour les plus gros morceaux (voir chapitre 1 et Fig. 2). D’après Svend Bühl, www.meteorite-recon.com.

Ce gros fragment de 5 kg est tombé en 2011. Collection Muséum.

Les fragments sont tombés dans une zone elliptique d’une douzaine de kilomètres de long sur quatre de large.

Elles sont encadrées par deux événements : le moment où les conditions de l’environnement sont devenues compatibles avec la vie et celui où l’on a acquis, dans les archives fossiles, la certitude que notre planète abritait la vie. Entre les deux… on ne sait pas quand la vie est apparue. Modifié d’après Gargaud et al., 2009.

Les acides aminés, comme de nombreuses molécules organiques, ont une structure en trois dimensions qui peut adopter deux formes possibles : la gauche (dite L pour lévogyre) et la droite (dite D pour dextrogyre). L’une est l’image de l’autre dans un miroir, elles sont dites chirales (du grec cheir, « main »). Les expériences de synthèse organique produisent des acides aminés avec des nombres de formes L et D identiques. Les organismes vivants possèdent cependant une très grande majorité de formes L (près de 100 %). Différentes théories ont été avancées pour expliquer cette différence : d’ordre astrophysique, minéralogique, etc.

La météorite de Tatahouine (une diogénite, minéralogiquement similaire à ALH 84001) présente des bâtonnets interprétés initialement comme des bactéries, et qui sont en réalité de petits cristaux de calcite.

Cette estimation, extraite de Defending Planet Earth (2010), est à considérer avec précaution (in Gounelle, 2013).

Cette photo de la voiture impactée a été prise lors de l’exposition « Météorites ! » qui s’est tenue au Muséum national d’histoire naturelle en 1996. Y sera-t-elle encore lors de l’exposition de 2017-2018 dans le même établissement ?

Parmi ses bandes de Widmannstätten, les masses sombres sont constituées d’un sulfure de fer (FeS : la troilite).

La tête ferreuse a été fabriquée à partir du fer de la météorite de York.

Cette scène de la tapisserie de Bayeux, qui porte le numéro 32, représente six Anglais désignant la comète de Halley que l’on voit en haut à droite, lors de son passage du 24 avril au 1er mai 1066, souligné par l’inscription ISTI MIRANT STELLÃ (« ceux-ci admirent l’étoile »). Cette broderie commandée par Odon de Bayeux, demi-frère de Guillaume le Conquérant, décrit des faits allant de 1064 à 1066, lors de la conquête normande de l’Angleterre.

Le cortège des mineurs du Pas-de-Calais parcourant les corons, insurgés contre le traitement de l’accident par la compagnie minière qui a cherché à sauver les installations avant les mineurs.

« Le troisième ange sonna de la trompette. Et il tomba du ciel une grande étoile […] sur les fleuves. » L’Apocalypse de Jean sur la tapisserie d’Angers, tissée à la fin du XIVe siècle sur commande du duc Louis Ier d’Anjou. Cette œuvre est le plus important ensemble de tapisseries médiévales subsistant au monde (6 m × 140 m).

Église de l’Arena de Padoue (chapelle Scrovegni). Fresque, 1303-1306. Si Giotto a représenté la comète* de Halley dans son tableau Adoration des mages, c’est uniquement parce que son passage en 1301 l’avait impressionné.

Ce texte latin et allemand raconte la chute de la météorite d’Ensisheim en 1492 selon Sébastien Brant, poète et professeur à l’université de Bâle. Cette chute était interprétée comme un présage favorable à Maximilien d’Autriche qui la fit suspendre dans l’église où elle est restée jusqu’à la Révolution. [Domaine public]

Note sur un « livre d’or » signé de Walter Alvarez, l’un des deux auteurs à avoir mis en exergue les relations entre météorite et extinction : « Remember it can happen again, prepare to meet Thy Maker » (« Souvenez-vous que cela peut encore arriver, soyez prêts à rencontrer Votre Créateur »). Faire peur apporte des moyens financiers.