Terre de météorites 9782759819980

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erre

à portée de main

Tmétéorites erre

de

Patrick De Wever & Emmanuel Jacquet

Dans la même collection : La valse des continents, P. De Wever et F. Duranthon, 2015, ISBN : 978-2-7598-1182-3. L’eau de la vie, P. De Wever, 2015, ISBN : 978-2-7598-1189-2. Voyage d’un grain de sable, P. De Wever et F. Duranthon, 2015, ISBN : 978-2-7598-1183-0. Du vert au noir : le charbon, P. De Wever et F. Baudin, 2015, 978-2-7598-1791-7

Collection « La terre à portée de main » dirigée par Patrick De Wever Cette collection, dont les textes sont ponctués d’anecdotes, de petites questions et richement illustrés, est destinée à un très large public. Elle a pour vocation de présenter et de donner des notions très abordables en géologie sur les phénomènes et constituants de notre planète.

Imprimé en France ISBN : 978-2-7598-1928-7 Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés, réservés pour tous pays. La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41, d’une part, que les « copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective », et d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d’exemple et d’illustration, « toute représentation intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite » (alinéa 1er de l’article 40). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du code pénal. © EDP Sciences 2016

Remerciements Les auteurs tiennent à remercier toutes celles et tous ceux qui les ont aidés à l’élaboration de cet ouvrage : Karim Benzerara, Marie-Madeleine Blanc-Valleron, Axelle et Laurent Carpentier, Claude Colleté, Annie Cornée, Christine Fiéni, Brigitte Gonzalez, Matthieu Gounelle, JeanJacques Pantel, Vincent Rommevaux, Caroline Noyes, Monica Rotaru, Guy Theillet, Pierre Thomas. Nous avons bénéficié de la relecture attentive et amicale de D ­ ominique Carpentier et France Citrini. Les dessins sont l’œuvre d’Alexandre Lethiers aussi efficace que compétent.

Sommaire Remerciements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1 Une météorite*, c’est quoi ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Du météore* à la météorite*. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Quel bruit fait une chute* ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Chutes* et trouvailles*

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2 C  omment et où se forment les météorites. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Historique de leur compréhension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 D’où viennent-elles ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Billard cosmique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3 Effets d’impact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Meteor Crater . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Rochechouart, le cratère français . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Cratère de la limite « Crétacé-Tertiaire ». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Pas de cratère, mais du souffle à Toungouska !. . . . . . . . . . . . . . 37

4 Les différents types de météorites* . . . . . . . 39  étéorites* non différenciées : ­les chondrites* . . . . . . . . . . . . . 40 M Météorites* différenciées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Les achondrites*. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Les sidérites*. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Les mixtes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

Minéraux spécifiques des météorites*. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

5 Quelques m ­ étéorites célèbres . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 La pallasite* de Krasnoïarsk. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 La météorite d’Orgueil,une fierté française. . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 La détonation de T. Pistollet,vers Chassigny. . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Une météorite matriochka : Tcheliabinsk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Plus près de nous : Draveil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

6 Relation météorites et vie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Le mystère de la vie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Du charbon dans les météorites ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Une vie issue des météorites ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Des bactéries dans une météorite ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Catastrophes et crises de biodiversité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Danger réel / ressenti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

7 Mythes et art. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Objet céleste et fin du monde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Météorite et littérature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Météorite et politique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

Glossaire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Les mots avec * renvoient au glossaire.

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Introduction Le ciel nous offre parfois des cadeaux inattendus comme des morceaux de glace gros comme des œufs, mais aussi parfois, plus rarement il est vrai, des pierres. Est-ce pour cela que les Gaulois, dit-on, craignaient que le ciel ne leur tombe sur la tête ? En effet, un récit antique du iie siècle concernant l’expédition victorieuse d’Alexandre le Grand en Thrace relate que, recevant une délégation de Celtes venue lui proposer une alliance, Alexandre leur demanda ce qu’ils craignaient le plus parmi toutes les choses mortelles. Ils avouèrent que c’était le ciel, considéré dans leur mythologie comme une sorte de couvercle solide posé sur la Terre. Le ciel lui tomba sur la tête car Alexandre, dans sa grande modestie, s’attendait à ce qu’ils répondissent son propre nom. Quoi qu’il en soit, les objets insolites pierreux ou ferreux qui tombent du ciel intriguent et conduisent parfois à invoquer des dieux, génèrent des mythes, des superstitions. Ces objets ont donc parfois été utilisés en talismans ou considérés comme sacrés. Selon la tradition islamique, la pierre noire de La Mecque serait tombée du ciel pour indiquer à Adam et Ève où construire un autel. Souvent présentée comme une météorite*, son origine reste incertaine. Il fallut attendre Copernic et Galilée (xviie siècle) pour admettre que la Terre n’était pas le centre immobile de l’Univers. Au début du xxe siècle, l’observation de l’expansion de l’Univers puis la théorie du Big Bang ajoutèrent une part historique dans l’astronomie. Comme les êtres vivants, les étoiles et leurs planètes* apparaissent, évoluent, disparaissent. Notre Terre partage bien des points communs avec ses sœurs les plus proches : Mercure, Vénus, Mars… Il y a encore deux siècles, la plupart des savants, même les plus éminents, doutaient que des pierres puissent venir du ciel. Il fallut attendre 1803, avec la chute de météorite* en Normandie (à L’Aigle), pour que Biot en apporte la preuve définitive (Fig. 15). Aujourd’hui, l’existence des météorites est acceptée de tous et on peut en voir dans la plupart des musées d’histoire naturelle. Pourtant, ces pierres ont parcouru des centaines de millions de kilomètres et proviennent de la Lune, de Mars ou d’autres corps de notre système solaire, éléments suffisants pour continuer à nous faire rêver et à exciter notre curiosité. 7

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Une météorite*, c’est quoi ?

Du météore* à la météorite* Une lumière court dans le ciel et disparaît. Il s’agit d’un météore (Fig. 1). Le météore est un phénomène lumineux qui peut provenir de l’entrée d’une poussière extraterrestre dans l’atmosphère : on parle alors d’étoile filante, visible dans un ciel nocturne dégagé. Il peut aussi résulter de l’irruption d’objets célestes plus volumineux appelés météoroïdes*. Si l’on veut espérer en récupérer un morceau, il faut que leur taille dépasse 10 cm. Le météore est alors plus brillant et devient spectaculaire, même en plein jour. On dit qu’un bolide* traverse le ciel. L’objet se déplace à grande vitesse – typiquement 15 km/s (54 000 km/h), mais il peut atteindre 25 km/s (90 000 km/h). En se cognant aux particules de l’air, l’échauffement de l’ensemble (air et roche) devient si intense qu’il aboutit à l’émission de lumière. La surface de l’objet fond et s’échappe en gouttelettes ou en vapeur : le météore « maigrit » en quelque sorte. Plus l’objet s’approche du sol, plus la couche d’air devient dense et le freine fortement.

Fig. 1 • Différences entre météoroïde*, météore* et météorite*. 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.

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1. Une météorite*,c’est quoi

Vers 20 km d’altitude, le météore* s’éteint car l’objet est assez ralenti. L’objet laisse dans le ciel une trace de vapeur et de poussière météoritique qui fait penser à un nuage rectiligne. Il poursuit pourtant sa course, plus ou moins bousculé par les vents. Les signaux radio déviés par ses gouttelettes et captés par des récepteurs ainsi que les modèles météorologiques aident à suivre sa piste. Est-ce qu’une étoile filante* tombe sur Terre ?

© E. Jacquet, CSNSM

Une étoile filante est une trace lumineuse, fugace, dans le ciel. Comme ce sont généralement des grains de poussière, elles sont très petites et donc vaporisées par les frottements de l’air avant d’atteindre le sol. C’est ainsi que se volatilise la majorité des 36 000 tonnes de matière extraterrestre qui pénètrent annuellement l’atmosphère, soit un gros camion par heure, ainsi que nous permettent de l’estimer des panneaux exposés plusieurs années durant dans l’espace (sur des satellites). Cependant, les grains de poussière de taille inférieure à 0,1 mm environ (Fig. 2) sont ralentis très vite avant de pouvoir significativement chauffer (sans donc causer d’étoile filante* visible) et peuvent ainsi parvenir jusqu’au sol. On estime qu’il en tombe 6 000 tonnes par an sur la surface du globe. Ces micrométéorites (Fig. 2) sont notamment récoltées dans les neiges de l’Antarctique qui sont les plus exemptes de pollution humaine.

Fig. 2 • Micrométéorites. 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.

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Terre de météorites

Quel bruit fait une chute* ? La chute d’une météorite* n’est pas seulement un spectacle pour les yeux. L’entrée d’un météoroïde* dans l’atmosphère, à une altitude d’environ 100 km, provoque un choc (imaginons le plongeur qui fait un « plat » dans l’eau, en... « un peu » plus violent). On entend alors des détonations correspondant au « boom supersonique », parfois en décharge, puis, près de la chute, un crépitement. Pour les météoroïdes les plus volumineux, le souffle peut provoquer de gros dégâts à lui seul (voir par exemple Toungouska p. 37). Pourtant, contrairement à ce que laissent supposer certains films, tant que la boule de feu est visible dans le ciel, elle se meut dans un grand silence. De fait, le son se déplace près d’un million de fois plus lentement que la lumière (340 m/s contre 300 000 km/s). Le météore* a déjà disparu quand la détonation du mur du son atteint la surface de la Terre. Parfois, l’audition d’un grésillement concomitamment à l’observation d’un météore a été relatée, à cause de la conversion en ondes sonores au sol d’ondes électromagnétiques (se propageant à la vitesse de la lumière) émises par le gaz chauffé (plasma) qui entoure l’objet. Il arrive souvent qu’avant de toucher le sol, l’objet soumis à des tensions trop fortes explose une ou plusieurs fois (Fig. 3 à 5). Les fragments arrivent au sol (Fig. 6), les plus gros généralement en aval (par rapport à la marche du bolide*) des plus petits car moins affectés par le frottement de l’air. On aboutit au final à une zone large de 2 à 3 kilomètres s’étendant sur 10 à 50 kilomètres appelée ellipse de chute* (voir aussi Fig. 57 et 59). Les chercheurs savent calculer le lieu de chute, mais il est évident que l’éclatement entache leurs résultats d’une incertitude aussi large que cette ellipse. Ainsi, éparpillé ou encore intact, quand l’objet incident touche le sol, c’est une météorite* (Fig. 4 et 6). Les météorites* proviennent du système solaire, de corps célestes appelés astéroïdes* (des objets de 10 mètres à plusieurs centaines de kilomètres de diamètre) pour l’énorme majorité (plus de 99 %), mais certaines d’entre elles viennent de Mars ou de la Lune, suite à l­’impact sur celles-là de gros astéroïdes.

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1. Une météorite*,c’est quoi ?

(1) (2)

60 km

40 km (3) (5) (4)

(6)

20 km

(7)

Fig. 3 • Les différentes étapes d’une chute. (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.

Chutes* et trouvailles* À ce jour, dans le monde, plus d’un millier de météorites* (éventuellement fragmentées) ont été ramassées peu après que leur chute a été observée, dont plus de 70 pour la France (Fig. 7). C’est ce que l’on appelle des « chutes observées » ou plus simplement « chutes ». Mais la grande majorité des météorites de nos collections sont des « trouvailles », c’est-à-dire qu’elles ont été découvertes plus ou moins par hasard, sans observation préalable de leur atterrissage. Les plus grosses météorites du monde sont des trouvailles (Fig. 8).

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Terre de météorites

Pourquoi les météorites* forment-elles une ellipse ? Quand une météorite explose dans l’air, ses fragments continuent leur course en formant un cône. Si la chute est verticale, les fragments se répartissent à l’intérieur d’un cercle. Généralement, la chute est oblique, les éléments occupent alors une aire elliptique. chute verticale

chute oblique explosion de la météorite

explosion de la météorite

répartition dans un cercle

répartition dans une aire elliptique

© Uragan, TT CC BY-SA 3.0

Fig. 4 • Cônes de chutes. La forme de la surface des chutes au sol dépend de l’angle d’arrivée d’une météorite.

Fig. 5 • Traînée du météore* de Tcheliabinsk, deux à trois minutes après son explosion. 12

1. Une météorite*,c’est quoi ?



Une météorite* qui tombe est-elle ­brûlante ?

Dans l’espace interplanétaire, au voisinage de la Terre, un météoroïde* a une température proche de zéro degré Celsius pour une ­composition pierreuse (mais qui peut atteindre une centaine de degrés Celsius pour une composition métallique).Quand il arrive à 100 km du sol terrestre, ­l’atmosphère devient suffisamment dense pour le ralentir par frottement. La friction augmentant, la température à la surface de l’objet atteint plusieurs milliers de degrés. La mince pellicule fondue est évacuée à cause de la vitesse pendant qu’une autre couche fondue se forme à sa place, etc. Lorsque l’objet touche le sol, il est couvert d’une sorte de croûte vernissée noire, pétrification du dernier liquide formé. La traversée de l’atmosphère a duré quelques secondes, trop peu pour réchauffer l’intérieur de la météorite. À la rigueur, la météorite aura grillé quelques herbes alentour, mais le plus souvent, son intérieur aura conservé la température qu’elle avait dans l’espace. En général, la température ressentie des météorites ramassées peu après leur chute n’est pas remarquable, même s’il a été rapporté que certaines d’entre elles étaient plus ou moins chaudes. Néanmoins à ­l’inverse, le physicien français Jules Jamin relate qu’à l’occasion de la chute de Dhurmsala en Inde, les habitants qui avaient brisé les pierres fumantes furent surpris de… s’y geler les doigts !

Fig. 6 • Météorite d’Allende (croûte et intérieur). 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.

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Terre de météorites

Chondrite Achondrite Météorite martienne Météorite de fer Météorite disparue

Kerilis

S Marguerite te

Chute Trouvaille

Hainaut

Nicorps Le Teilleul

Henvic

> 100 kg 10 1 Autres à à impacts 100 kg 10 kg de chutes

Aire-sur-la-Lys

Mont Dieu

Bacqueville

L’Aigle

Kernouve

Saint-Mesmin

Paris Draveil

St Aubin St Germain-du-Pinel Sologne Plancy-l'Abbaye Charsonville Epinal Les Ormes Kermichel Angers Château-Renard Montlivault Lancé Villedieu St Christophe-la-Chartreuse Chitenay Le Pressoir Ornans Lucé Vouillé La Bécasse Chantonnay Quinçay Luponnas Esnandes Salles

Clohars

Mezel

Jonzac

St Caprais-de-Quinsac Marmande FavarsAumières Galapian

Barbotan Saugis

Agen

Orgueil

Toulouse

Beuste

Ausson

Chassigny

Alby-sur-Chéran

Mascombes

Saint-Séverin

Einsisheim

Juvinas

Alais

St Sauveur St Chinian

Aubres

Bouvante Mornans Laborel

Apt

La Caille

Mt Vaisi

Lançon

Montferré Granès

Asco

Ste Rose

Réunion

Fig. 7 • Carte des météorites* récoltées sur la France depuis cinq siècles. 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.

Comment reconnaître une météorite* ? Les météorites se distinguent en général des roches terrestres par une fine croûte de fusion*, sorte de vernis souvent noir (pellicule superficielle fondue quand l’objet a traversé l’atmosphère ; Fig. 6 et 9). ­Comprenant souvent des minéraux métalliques, elles sont alors magnétiques et plus lourdes que la plupart des roches de la surface terrestre. Comme les météorites sont rares, il n’est pas étonnant que beaucoup d’objets soient confondus avec elles. Le plus souvent, il s’agit de boules de marcassite (voir encadré suivant et Fig. 10), mais parfois de tout type de nodule un peu sombre, voire d’éclats d’obus ou de résidus de fonderie.

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© Sergio Conti, CC BY-SA 2.0

1. Une météorite*,c’est quoi ?

© Matthieu Gounelle

Fig. 8 • Météorite d’Hoba (Grootfontein, Namibie). 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.

Fig. 9 • Météorite dans le désert. 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.

Les régions les plus prolifiques en trouvailles* sont les déserts, chauds ou froids. En effet, les météorites s’y distinguent souvent mieux de leur environnement (roche sombre sur fond clair) et sont préservées plus longtemps, parfois pendant plusieurs dizaines de millénaires. Des «  chasseurs de météorites » professionnels s’en donnent à cœur joie. Plus de 60  000  trouvailles sont ainsi répertoriées dans le monde. Nombre d’entre elles proviennent d’Afrique du Nord-Ouest ou de la péninsule Arabique, mais la majorité a été récoltée en Antarctique depuis 1969. En effet, les glaciers qui charrient les météorites tombées sont bloqués par des chaînes de montagnes, d’où une accumulation de ces objets à leur pied à la faveur de l’érosion. Il est heureux que le continent soit réservé à ­l’activité scientifique par traité.

Les boules ferreuses que l’on trouve dans les champs sont-elles des météorites* ? Au Muséum national d’histoire naturelle, on nous demande souvent, d’expertiser des boules ferreuses de quelques centimètres à une quinzaine de centimètres, trouvées ici et là, surtout dans la moitié nord de la France. Leur forte densité et l’aspect grumeleux de leur surface entraînent leur confusion avec des météorites. La question devient encore plus pressante quand une partie cassée dévoile un intérieur argenté-doré. Est-ce une météorite ? Est-ce de l’or ? › 15

Terre de météorites

© P. De Wever et C. Colleté

En réalité, l’objet ressemble généralement à celui illustré sur la figure 10 et il s’agit d’une concrétion de sulfure de fer (marcassite) assez fréquente dans les calcaires. Elle tient sa structure fibro-radiée dorée à argentée de la croissance des cristaux de marcassite. De tels nodules ont été exploités dès le Paléolithique pour faire du feu, comme avec la pyrite.

Fig. 10 • Nodules de marcassite. 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

Une météorite* trouvée sur Mars

© NASA / JPL

Si la grande majorité des météorites récoltées par les Hommes le sont sur Terre, bien évidemment des météorites pleuvent aussi sur d’autres planètes*. Ainsi, en 2005, la sonde Opportunity, qui étudie Mars, y a découvert plusieurs masses d’une météorite métallique baptisée depuis Meridiani Planum par le Comité de nomenclature de la Meteoritical Society (Fig. 11).

Fig. 11 • Une météorite sur le sol de Mars. 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.

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2

Comment et où se forment les météorites

Historique de leur compréhension Les météorites* ont longtemps été l’objet de superstitions et les savants ne savaient pas bien à quel saint se vouer s’agissant de leur origine. Des papyrus égyptiens, datant du iie millénaire avant notre ère, évoquent «  des pierres qui tombent sur la Terre  ». Dans la Bible (Josué X ; 2), une chute de pierres est attribuée à la colère divine. Les météorites ferreuses ont très tôt été utilisées (voir chapitre 7) sans que leur origine soit comprise. La première mention d’une météorite dans les textes occidentaux est due à Anaxagore de Clazomène (500-428 av. J.-C.) qui cite la chute de météorites en Crète en 1478 avant J.-C. Il suppose alors que cet objet est issu du Soleil. Pour lui, « le ciel tout entier est fait de pierres : un vif mouvement de rotation les retient liées, si ce mouvement cesse, les pierres tomberont ». Aristote (384-322 av. J.-C.) considère, quant à lui, que les météores* résultent des « exhalaisons terrestres » et que les éventuelles pierres ont été arrachées aux montagnes. Des auteurs de la Chine ancienne ont aussi consigné des chutes de pierres sans donner de cause, de même que des auteurs de langue arabe. Le savant et philosophe persan Avicenne (Ibn Sīnā, 980-1037), disciple d’Aristote, dans la section géologie de son Livre de la Guérison, n’hésite ainsi pas à affirmer que deux types de pierres tombent du ciel (des fers et des pierres) et les attribue à la condensation des « exhalaisons terrestres » d ­ ’Aristote. Il raconte qu’une météorite est tombée de son temps dans la province de Djordjan. Le sultan du Korasan a ordonné que l’on forge une épée à partir du fragment que l’on avait pu lui envoyer – la masse totale étant trop lourde pour le transport –, mais la tâche s’est apparemment avérée impossible. La plus ancienne chute de météorite observée et conservée est celle de Nogata sur l’île de Kyushu, au Japon, tombée dans le jardin d’un temple shintoïste en 861. La tradition orale raconte que cette chute a 17

Terre de météorites

Fig. 12 • La chute d’Ensisheim en 1492. 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.

été accompagnée d’un éclair et de tonnerre. Pour l’Occident, la première chute préservée remonte à 1492 avec la météorite d’Ensisheim (Fig. 12 à 14 et 69). Diverses explications « terrestres » sont avancées à partir du Moyen Âge. Les météorites sont considérées de différentes façons : • des illusions d’optique (thèse de Guillaume de Conches), • des artefacts terrestres (produit de la métallurgie), • des fragments de montagnes éjectés par les volcans (l’averse météoritique à Sienne le 9 juillet 1794 est d’ailleurs encore attribuée par certains à la proximité du Vésuve), • des produits de la foudre (par Descartes), etc. En France, des chutes de météorites sont observées entre 1750 et 1769, ce qui amène l’Académie royale des sciences à charger ses meilleurs chimistes, dont Antoine Lavoisier, d’examiner la pierre récemment tombée à Lucé. Après leur examen, ils concluent que la pierre ne vient pas du ciel mais qu’elle doit être une pierre du sol frappée par la foudre. Cette conclusion s’inscrit dans 18

2. Comment et où se forment les météorites

© Andrä Konrad CC BY-SA 2.0

© H. Schedel, Liber chronicarum.

l’air du temps, opposée aux croyances superstitieuses de la tradition populaire qui rattachait leur présence à une intervention divine. Goethe (17491834) aussi, poète amoureux des pierres, raconte son passage en 1771 à Ensisheim dans son autobiographie de 1814 dans ces termes ironiques : « nous vîmes à Ensisheim l’aérolithe monstrueux suspendu dans l’église et, en accord avec Fig. 13 • Météorite d’Ensisheim. le scepticisme de l’époque, Peinture sur bois de 1493 illustrant la chute de nous raillâmes la crédulité de la météorite d’Ensisheim en 1492. l’être humain ». En 1790, des milliers de personnes assistent à une averse de pierres à Barbotan, dans le Gers. Jean SaintAmans (1748-1831), qui ne croit pas aux chutes, trouve l’occasion de prouver son opinion : il demande des déclarations officielles, se disant que les affabulateurs reculeront devant la Loi. L’arroseur est Fig. 14 • La météorite* d’Ensisheim. arrosé : il reçoit un acte nota- Ce morceau, la masse principale, est conservé rié de tout un village, dont le aujourd’hui dans le Palais de la Régence à maire, confirmant la chute Ensisheim. Les amputations que la météorite de pierres. Mais la foi semble a subies au cours de son histoire (elle ne pèse plus forte que les faits et l’abbé plus que 55 kg) ne laissent guère subsister la croûte de fusion* que par endroits. Pierre ­Bertholon (1741-1800) moque cette déclaration, « attestant d’un fait certainement faux, d’un phénomène physiquement impossible ». Quand, en 1794, le physicien allemand Chladni (1756-1827) propose l’origine extraterrestre des météorites et leur lien avec les météores*, l­’accueil est d’abord mitigé ; même son confrère Lichtenberg (1742-1799), qui l’avait aiguillé vers cette thématique, se demande « s’il n’avait pas reçu une telle pierre sur la tête ». Comme souvent, il n’est pas bon d’aller à l’encontre de l’idée communément admise par « ceux qui savent ». Pourtant, en 1802, les ­analyses du 19

Terre de météorites

chimiste anglais Edward Howard (1774-1816), en collaboration avec le minéralogiste français émigré Jacques Louis de ­Bournon (1751-1824), montrent que les « pierres météoriques » connues contiennent toutes du nickel, un élément par ailleurs assez rare dans les roches terrestres… Voilà au moins un point commun qui interpelle. Le 26 avril 1803, des milliers de pierres tombent du ciel à L’Aigle (Orne). La chute est consignée dans des actes officiels. Jean-Baptiste Biot1 (1774-1862) est chargé d’enquêter par le ministre de l’Intérieur (Fig. 15). Son investigation exemplaire rassemble les témoignages issus d’une diversité sociale, d’âges, d’opinions philosophiques. Tous les témoins, directs, rapportent la même observation. Il ne peut plus être question de contes que les paysans colportent et enjolivent. Le rapport met fin aux controverses. Le succès de sa mission tient largement au fait qu’il soit « sorti des eaux troubles de la spécialisation » écrit M. Gounelle (2013) dans son livre sur les m ­ étéorites. Durant le xixe siècle, de pair avec les développements Fig. 15 • Portrait de Jean-Baptiste Biot, de la minéralogie et de la vers 1800. géologie, des classifications des météorites sont élaborées. Les grands musées se dotent de collections de référence, notamment les muséums d’histoire naturelle de Vienne, de Paris, de Londres, avant que les institutions américaines ne leur emboîtent le pas. L’origine des météorites met du temps à se préciser dans la ­communauté scientifique. Lors de la chute de L’Aigle, une origine lunaire, comme celle prônée par Pierre-Simon de Laplace (1749-1827) qui y voit le résultat d’éruptions de volcans lunaires, est assez popu-

1.  Il passera à la postérité car un minéral porte son nom : la biotite, petit mica noir que l’on trouve dans les granites.

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2. Comment et où se forment les météorites

laire. Mais la découverte des premiers astéroïdes* (à partir de 1801) rend plausible l’idée de Chladni suggérant l’existence de petits corps dans ­l’espace interplanétaire. Le flou persiste cependant, avec la possibilité d’une origine cométaire et/ou interstellaire. Il faut attendre les années 1950 et les premières déterminations précises d’orbites de météoroïdes* et les datations de météorites trouvées similaires à l’âge de la Terre pour que le consensus s’établisse autour d’une origine des météorites dans le système solaire – dans la ceinture principale d’astéroïdes* pour la plupart.

D’où viennent-elles ? On admet aujourd’hui que la majorité des météorites* proviennent des astéroïdes* qui se trouvent entre Mars et Jupiter (Fig. 16), quelquesunes, rares, venant de Mars ou de la Lune et possiblement de comètes* ou bien d’ailleurs (Vénus ou Mercure), mais sans preuve actuellement. Ceinture principale d'astéroïdes

Terre Mars

Vénus

Mercure

Soleil

Uranus

Jupiter Comète

Saturne

Neptune

Fig. 16 • Position de la ceinture d’astéroïdes* dans le système solaire.

21

Terre de météorites

© NASA

Notre système solaire compte huit planètes*. Il aurait dû en ­compter une de plus. En effet, lors de la formation du disque protosolaire et de l’agglomération en planètes, il y a plus de 4,5 milliards d’années, une planète n’a pas eu l’occasion de se former comme les autres. Jupiter, trop proche, a perturbé, par son effet gravitationnel, le déplacement des fragments et la planète en gestation est restée à l’état de planète avortée. Aujourd’hui, il ne reste toujours qu’un anneau de matière non agrégée, dont le plus gros morceau, de 950 km, ne peut Fig. 17 • Astéroïde* Éros. guère se targuer que du sta- Image de l’astéroïde Éros prise par la sonde tut de planète naine : Cérès. NEAR Shoemaker, la première à se mettre en orbite autour d’un astéroïde. L’astéroïde, d’un Cet anneau, situé entre les diamètre de 31 km, et originaire de la ceinture orbites de Mars et Jupiter, principale, a une orbite croisant celle de Mars s’appelle la ceinture d’asté- et passant à une vingtaine de millions de kiloroïdes* et abrite près d’un mètres de celle de la Terre. million d’objets de taille supérieure au kilomètre et une infinité d’objets de tailles inférieures (Fig. 17). La ceinture d’astéroïdes* est donc une relique du système solaire primitif. Ne pas confondre comètes* et astéroïdes* Un astéroïde* est un corps composé de roches, de métaux et éventuellement d’un peu de glace, de forme irrégulière et dont les dimensions peuvent aller de dix mètres à plusieurs centaines de kilomètres. La plupart des météorites sont issues de tels objets. Une comète* (Fig. 18 et 19) est un petit corps formé loin du Soleil et qui a vu récemment son orbite modifiée de façon à s’approcher périodiquement de notre étoile. Du fait de son origine éloignée du Soleil, donc à basse température, une comète contient une part substantielle de glace mêlée à la roche. Lors de ses approches périodiques du Soleil, sous l’effet des rayons solaires (vent solaire, pression de radiation), elle éjecte une atmosphère de gaz et de poussières brillante à l’aspect de chevelure diffuse ou coma, › 22

2. Comment et où se forment les météorites

© NASA

© Philipp Salzgeber, CC-BY-SA-2.0-AT

© ESA / Rosetta / NAVCAM, CC BY-SA IGO 3.0

prolongée (du côté opposé au Soleil) par deux traînées lumineuses, les queues (l’une de poussières, l’autre de gaz ionisé), parfois longues de plusieurs dizaines de millions de kilomètres. En traversant le chemin suivi par une comète, la Terre recueille ses poussières sous forme de pluie d’étoiles filantes, comme vers le 10 août pour la comète Swift-Tuttle. On ne confondra donc pas non plus comète* et météore*. Un météore, rappelons-le, est un phénomène Fig. 18 • La comète* atmosphérique lumineux qui Tchourioumov-Guerassimenco. dure quelques secondes, lors Photo prise par la sonde Rosetta (ESA) le de l’arrivée d’un météoroïde* 6 mars 2015. sur Terre, tandis qu’une comète est un corps céleste (donc situé bien au-delà de notre atmosphère) et dont la période d’activité, lors du passage près du Soleil, peut durer plusieurs mois (ne montrant par conséquent aucun changement perceptible pour un observateur à l’échelle d’une nuit).

Fig. 19 • Photos de la comète* Hale-Bopp. 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.

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© NASA PIA

Terre de météorites

Fig. 20 • Collision sur un astéroïde*. Une collision avec un astéroïde fragmente un corps massif en gros et petits morceaux qui prennent des trajectoires différentes. Vue d’artiste.

Les collisions ont joué et jouent un rôle important dans l’histoire du système solaire (Fig. 20). Les impacts fragmentent des corps et certains de ces fragments se mettent à voyager dans ­l’espace interplanétaire, ­parfois pendant des centaines de millions d’années. Si leur trajectoire les conduit suffisamment près de la Terre, ils sont susceptibles de tomber sur notre sol et de devenir des météorites.

Pourquoi tombent-elles à un moment donné ? Pour que des fragments d’astéroïdes* nous parviennent, il faut toujours commencer par la manière forte  : des collisions entre astéroïdes qui en arrachent des morceaux rocheux, ou météoroïdes*. Toutefois, cela ne suffit pas à les faire quitter la ceinture principale d’astéroïdes.

rotation de l'astéroïde

rayonnement solaire

Soleil Soleil

dérive

chaleur dégagée par l’astéroïde (radiation thermique)

Fig. 21 • Modification progressive d’une orbite. 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.



› 24

2. Comment et où se forment les météorites

Un premier phénomène en ce sens est l’effet Yarkovsky. Un astéroïde* qui tourne sur lui-même et autour du Soleil a, à chaque instant, une face plus chauffée que l’autre. Or, il faut un certain temps pour que cette face réémette sa chaleur sous forme de rayonnement infrarouge – ce qui s’accompagne d’une toute petite poussée sur l’astéroïde*. Cette face ne sera alors plus en face du Soleil et la petite poussée va s’effectuer en partie dans la direction de l’orbite, et peu à peu changer sa trajectoire (Fig. 20). L’effet Yarkovsky n’est pas le seul à agir. Un météoroïde* ainsi déplacé arrive bientôt dans des zones particulières où les orbites sont très instables à cause de l’action gravitationnelle de Jupiter (on parle de « résonances »). Les orbites des objets qui y sont présents peuvent alors évoluer jusqu’à croiser celle de la Terre et éventuellement y tomber sous forme de météorite.

Billard cosmique Le Soleil s’est formé dans un gigantesque nuage moléculaire (une nébuleuse, comme Orion), dont un fragment s’est contracté peut-être sous l’influence initiale (voire l’explosion) d’une étoile massive proche (Fig. 22). En 10 000 ans environ, la gravitation universelle concentre tout ce petit monde en une nébuleuse présolaire. Cette nébuleuse, parce qu’elle tournait sur elle-même, s’est tout doucement aplatie pendant sa contraction et a pris la forme d’un disque. La contraction de la matière, en son centre, va porter sa température à plus de 10 millions de degrés et déclencher des réactions thermonucléaires. Une étoile est née : le Soleil. Les grains de poussière restés dans le disque périphérique se cognent, s’agglomèrent en objets de plus en plus gros : grains, blocs, etc., planétésimaux* puis planètes* (Fig. 22d). De ce fait, le disque est pratiquement nettoyé de ses poussières et blocs, le gaz lui-même ayant été absorbé par le Soleil en quelques millions d’années. Près du Soleil, les planètes* sont constituées de roches, comme la Terre ; on les appelle planètes telluriques. Plus loin, ayant grossi plus vite peut-être grâce à l’incorporation de glace solide, les planètes ont pu attirer du gaz (bien plus abondant que les solides avant dissipation du disque) et sont devenues des planètes géantes gazeuses comme Jupiter. L’opération a duré environ 100 millions d’années. Après les cent premiers millions d’années de l’histoire de la Terre, la fréquence des collisions entre planétésimaux et les chutes de météorites* ont fortement diminué. La vie a peut-être pu déjà apparaître entre 4,4 et 4,1 milliards d’années, mais un autre épisode de bombardement serait 25

Terre de météorites

a

Contraction d’un nuage interstellaire

b Nébuleuse initiale Régions chaudes froides

c

d

Planétésimaux rocheux

Après quelques millions d’années

Corps glacés

e

f

100 millions d’années plus tard

Fig. 22 • Formation du système solaire. a. Un fragment de nuage moléculaire, amas de poussières et de gaz, s’effondre sur lui-même. b, c. Comme l’ensemble tourne sur lui-même, sa contraction augmente la vitesse de rotation (comme en patinage artistique) et une préfiguration d’un disque se forme autour d’un proto-Soleil. d, e. Les éléments en rotation autour du jeune Soleil s’agglomèrent, les planètes* se forment. f. Le disque est dissipé et les planètes achevées. Les réactions thermonucléaires qui animent le Soleil jusqu’à aujourd’hui sont initiées. 26

2. Comment et où se forment les météorites

intervenu entre 4,1 et 3,8 milliards d’années. La planète Terre aurait reçu une nouvelle giclée de météorites. De ce fait, elle serait redevenue momentanément inhabitable. Ce sont les datations des impacts sur la Lune qui ont mis cet épisode en évidence. Les flux calculés permettent d’estimer que la Terre a été percutée par 22 000 météorites de plus d’un kilomètre de diamètre. On admet qu’entre 40 et 200 astéroïdes* devaient avoir un diamètre supérieur à la taille de la France (1 000 km). Ils avaient théoriquement une énergie suffisante pour vaporiser une partie des océans. Ce bombardement météorique tardif intense est attribué à une réorganisation tardive de l’orbite des planètes* géantes (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) qui, en traversant le disque de planétésimaux*, auraient éjecté des milliers d’objets de leur orbite initiale. Certains éléments sont chassés vers l’extérieur du système solaire, d’autres vers l’intérieur et viennent percuter les planètes telluriques. Même de moins en moins abondants, des poussières et des blocs continuent de rejoindre les planètes, ce sont les météorites*. À l’état de poussières généralement, il en tomberait encore entre 40 et 1 000 tonnes par jour sur la Terre. Mais de temps en temps, au cours de l’histoire géologique, de grosses météorites creusent des cratères considérables.

27

3

Effets d’impact

Sur Terre, la plupart des météorites*, même grosses, ne laissent pas de trace durable. En réalité, les trois quarts de la surface terrestre sont occupés par les océans ; l’eau et l’air gomment les cicatrices des gros bolides*. D’autres disparaissent avec l’enfoncement de la plaque qui les portait en raison de la tectonique des plaques. La Terre et la Lune ont subi le même bombardement il y a plus de 4 milliards d’an- Fig. 23 • Cratères sur la Lune. nées, ou presque, cependant Le plus grand cratère sur la photo (avec un la Lune en a conservé les piton central) est Dédale. Son diamètre est de près de 100 km. Des cratères de toutes tailles empreintes faute d’activité sont imbriqués (noter les petits au premier géologique pour les oblité- plan), attestant de la multitude des impacts. rer (Fig. 23). La Terre porte Image prise par Apollo 11. toutefois 188 cratères non effacés par l’érosion ou la tectonique des plaques. Nous avons choisi de présenter trois exemples de cratères dans l’ordre croissant de la violence de l’impact : Meteor Crater (Arizona), Rochechouart (France) et Chixculub (Mexique). Nous finirons par un événement historique qui, s’il n’a pas laissé de cratère véritable et ainsi conserve une part de mystère, n’en a pas été moins violent : la Toungouska (Russie).

Meteor Crater Le Meteor Crater (ou Barringer Crater) est sans doute la structure d’impact la plus connue au monde (Fig. 24) et la première identifiée comme telle, il y a un siècle. Il est situé dans une zone désertique de l’Arizona (États-Unis d’Amérique). Son diamètre mesure 1,2 km et sa 28

3. Effets d’impact

© Steve Jurvetson

© NASA

profondeur un peu moins de 200 mètres. Il est connu parce qu’il est très bien conservé, parfaitement visible et il a même été utilisé par la NASA (National Aeronautics and Space Administration) pour entraîner ses astronautes avant d’aller sur la Lune, puis tester ses petits robots pour d’autres expéditions extraterrestres. Il est de fait le cratère le plus visité au monde. L’objet à l’origine de ce cratère est une météorite* ferreuse d’une vingtaine de mètres de d ­ iamètre qui s’est écrasée à près de 50  000  km/h (environ Fig. 24 • Meteor Crater. En une fraction de seconde, 150 millions de 13  km/s) il y a 50  000 ans. tonnes de roches ont été éjectées, formant un En 1903, un ingénieur des cratère de plus d’un kilomètre de diamètre. Sur mines, Daniel Barringer, le bord du cratère, les empilements de roches iniacheta le site car il espérait tiales ont été retournés. La surface mamelonnée y trouver un gisement de qui environne le cratère résulte des roches éjecmétal exceptionnel. Il lui a tées lors de l’impact. À gauche vue à la verticale, à droite vue oblique laissant voir les bords relevés. laissé son nom. Malheureusement, la météorite, plus petite qu’il ne pensait d’ailleurs, s’est largement vaporisée lors du choc. Malgré tout, on a retrouvé quelques fragments à proximité du cratère, de la taille du grain de poussière jusqu’à une masse de 700 kg. L’énergie dégagée lors de l’impact fut celle de 150 bombes d’Hiroshima (l’équivalent de 2 500 millions de tonnes de TNT). Cent cinquante millions de tonnes de roches ont alors été éjectées et se sont étalées sur 260 km². Des gouttelettes de fer et nickel (constituants principaux de la météorite) sont retombées après la condensation de la vapeur métallique. Dans un rayon de 15 à 20 km, l’onde de choc a tout balayé sur son passage, mais la zone, alors moins désertique qu’aujourd’hui, a été recolonisée par les organismes en un siècle. L’origine de ce cratère d’impact* « en bol » (Fig. 25) a longtemps été sujet à controverses. Le géologue américain Eugene Shoemaker (1928-1997), 29

Terre de météorites

vers 1960, a définitivement prouvé qu’une collision avec un corps extraterrestre en était la cause en identifiant des quartz choqués et surtout de la coésite et la stishovite, variétés rares et denses de la silice qui ne se forment que sous de très hautes pressions. 1 - COMPRESSION Éjecta

Projectile

Dépression

(onde de relâchement)

Onde de choc

Onde de choc

(compression)

(compression)

2 - EXCAVATION Roche vaporisée Roche fondue

Rideau d’éjecta Cavité transitoire

3 - AJUSTEMENT Éjecta

Éjecta

Substratum fracturé

Bordure relevée

6

Matériel fondu

Remplissage bréchique

Recouvrement d’éjecta

Substratum fracturé

Fig. 25 • Formation d’un cratère d’impact* en bol. 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.

Rochechouart, le cratère français Il y a près de 200 millions d’années, un astéroïde* entre dans notre atmosphère. Il frappe la France en son cœur, à la limite entre le Limousin et la Charente, à Rochechouart (ça ne s’invente pas !). Le cratère mesure environ 21 km de diamètre, mais l’érosion a fait son œuvre pendant 200 millions d’années. On ne voit donc plus aujourd’hui la morphologie de ce cratère : on parle d’un astroblème. En revanche, il reste des roches témoignant de cet ancien impact. Il s’agit notamment de brèches*, c’est-à-dire des roches constituées de 30

3. Effets d’impact

© B. Gonzalez

Des diamants de choc

Fig. 26 • Tête d’un trépan de forage. 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).

Le diamant est composé de carbone (C), uniquement de carbone, tout comme le graphite, celui des mines de crayons à papier. Seul l’agencement des atomes de carbone les différencie. Le diamant est beaucoup plus compact, ce qui lui confère sa dureté. Cette structure résulte des conditions de formation sous très haute pression. Des diamants sont effectivement trouvés dans des roches remontées de très grande profondeur, comme en Afrique du Sud, près de Kimberley. Des diachocs, par exemple lors de la

mants se forment aussi lors de très grands chute d’un astéroïde*. Voici 35,7 millions d’années, un gros astéroïde large de 5 km s’est écrasé en Sibérie, à Popigaï, à mi-chemin entre les fleuves Léna et Lénisseï. Il a produit un cratère d’une centaine de kilomètres de diamètre, le quatrième plus grand connu à ce jour à la surface de la Terre. Il a généré une gigantesque réserve de diamants au centre de cet édifice naturel, plus de 1 000 milliards de carats ! Les réserves mondiales de cette pierre précieuse ont d’un seul coup été multipliées par 10. Ces diamants ne risquent cependant pas de bouleverser le marché de la joaillerie car ils ne mesurent que 0,5 à 2 mm de diamètre. Mais ce format convient au monde industriel (Fig. 26), d’autant plus que ces pierres sont deux fois plus dures que les diamants de synthèse. Ces diamants se sont formés lors de l’impact de l’astéroïde à la suite de la compression des couches de carbone présent dans le sol, et ce, dans un rayon d’environ 10 km autour du point de chute.

fragments rocheux consolidés, qui peuvent avoir subi plus ou moins de fusion. Ces roches très caractéristiques ont été utilisées pour la construction : les roches vertes des thermes gallo-romains de Chassenon en sont un exemple (Fig. 27), de même que celles, très rouges, de Montoume (Fig. 28) et les brèches utilisées pour construire l’église de la ville de Rochechouart (Fig. 29). 31

© Robin Poitou

Terre de météorites

Fig. 27 • Les thermes gallo­-romains de Chassenon (Charente). Ils sont construits avec des impactites de type Chassenon.

Fig. 28 • Impactites de Rochechouart. a. Suévite de faciès Chassenon. Taille : environ 13 × 18 cm. Collection du MNHN.GG2009.

b. Suévite de faciès Moutoume, qui montre la structure fluidale témoignant de la fonte subie. Taille : environ 15 × 20 cm.

b.

32

a.

© Cornée & Blanc-Valleron

L’astroblème de Rochechouart est la première structure d’impact terrestre à avoir été comprise uniquement par l’observation des effets du choc sur les roches, alors qu’aucune structure topographique circulaire n’est actuellement identifiable.

© P. De Wever

3. Effets d’impact

Fig. 29 • Impactites de l’église de Rochechouart. 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.

Des cônes ­révélateurs

© P. De Wever

Jusqu’en 1969, l’étrangeté des roches trouvées aux alentours de Rochechouart intriguait mais ne suffisait pas à démontrer qu’un impact météoritique avait causé l’astroblème. Après tout, la vitrification des roches pouvait découler d’un événement volFig. 30 • Cône de percussion. Pierre dans un mur de Champonger, près des canique. Le géologue français François Kraut avait proposé thermes de Chassenon. l’hypothèse de l’impact en remarquant que les modifications trouvées dans les roches ressemblaient à celles laissées par l’impact d’une bombe atomique. Il s’est rendu sur les lieux en 1969 avec des géologues américains à la recherche de « cônes de percussion ». Ces cônes sont des déformations de la roche profonde soumise instantanément à des pressions très fortes. Les géologues arpentaient la région, fouillaient, frappaient de leur marteau les affleurements. Ils allaient abandonner lorsque Kraut appuya son désespoir sur un mur qui… contenait les fameux cônes (Fig. 30 et 31) ! On peut supposer qu’ils ont bien fêté cela ! L’expédition fut ainsi finalement un succès et la découverte de nombreux cônes de percussion dans les roches permit enfin de conclure à l’impact d’une grosse météorite* près de Rochechouart.

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Terre de météorites

© J. M. Gastonguay

La Earth Impact Database (voir encadré « Base de données des impacts terrestres ») retient aujourd’hui 201 ± 2  millions d’années pour l’impact de Rochechouart. Les auteurs de ces nouvelles données précisent que la météorite* serait tombée à proximité de la côte, ce qui aurait déclenché un trem- Fig. 31 • Cône de percussion isolé. blement de terre de magni- Cône de percussion de l’astroblème de tude 8,2 et provoqué un ­Charlevoix, Québec, Canada. énorme raz-de-marée dont on retrouve les traces jusqu’à 1 300 km alentour. Néanmoins, les auteurs ne pensent pas que ce fut là une cause de la grande crise de biodiversité connue par ailleurs à cette époque (fin du Trias). Base de données des impacts terrestres La Earth Impact Database (« Base de données des impacts terrestres ») est la référence concernant les structures et cratères d’impact que l’on connaît sur Terre. Il s’agit d’une base de données initiée en 1955 à Ottawa. Elle est aujourd’hui tenue à jour au Planetary and Space Science Centre à l’université du Nouveau-Brunswick, au Canada. C’est le seul centre d’imagerie planétaire soutenu par la NASA au Canada. La base contient 188 sites d’impact confirmés. Il existe d’autres bases qui répertorient d’autres sites, moins certains. Elles ont leur utilité car certains de ces sites se voient parfois confirmés et rejoignent alors la base des impacts confirmés.

Cratère de la limite « Crétacé-Tertiaire »2 Au Mexique, à cheval sur la péninsule du Yucatan et le golfe du Mexique, un énorme cratère de 160 km de diamètre a été identifié dans les années 1980 (Fig. 32 et 33). Il résulte de la chute d’un bolide* de 10 km de diamètre il y a 66 millions d’années. Une telle collision pourrait faire exploser toute l’Île-de-France ! La collision vaporise le bolide et la roche. Les vapeurs refroidies retombent en toutes petites sphères 2. Nous conservons l’appellation fréquente, mais il serait plus cohérent de dire « ­Crétacé-Paléogène » ou Secondaire-Tertiaire » ou même « Mésozoïque-Cénozoïque ». 34

3. Effets d’impact

et gouttes de liquide (microtectites) pendant qu’un voile de poussières se répand dans toute l’atmosphère. Un tsunami endommage toute la région. Ce sont 100 millions de bombes d’Hiroshima qui viennent d’exploser. On retrouve des roches témoignant du raz-de-marée et de l’éjection de sphérules (tectites) et un enrichissement en iridium ; mais ce dernier provient-il de l’impacteur (la plupart des météorites* étant de fait plus riches en métaux que les roches de la croûte terrestre) ou du volcanisme qui se déchaîne en Inde à l’époque ? En tout cas, les retombées brûlantes sont capables d’engendrer un gigantesque incendie qui aurait pu atteindre tout le globe de proche en proche.

Fig. 32 • Localisation et taille du cratère de Chicxulub. Le cratère est aujourd’hui sous 2 000 m de sédiments accumulés depuis 65 millions d’années.

Fig. 33 • Cratère d’impact* de Chicxulub. 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. 35

Terre de météorites

Les poussières et suies poussées par les vents assombrissent le ciel, ce qui refroidit la planète* pendant plusieurs années, puis le gaz carbonique lié à l’explosion provoque un effet de serre. La catastrophe se produit à la limite entre les ères secondaire et tertiaire3, précisément à l’époque où une grande crise affecte l’ensemble de la biodiversité. On discutera plus loin du lien entre météorite* et vie (voir chapitre 6.4). À quand la prochaine grosse chute ? Il tombe depuis toujours des météorites* sur Terre, mais il tombe, fort heureusement, plus de petites que de grosses. D’après les observations par caméras au sol ou satellites, le nombre annuel de météoroïdes* d’au moins 1 kg (diamètre d’environ 8 cm) est estimé à 35 000 et celui d’objets de plus de 10 kg (diamètre d’environ 20 cm) serait de 5 000. Ils n’atteignent pas tous la surface terrestre. Pour les objets de plus grande taille, on ne peut se baser sur des mesures actuelles car les événements sont trop rares. De fait, plus les objets sont gros, plus ils sont rares. Il est possible de proposer une fréquence de chute selon la taillea qui n’est qu’une moyenne (et la réalité ne respecte pas toujours la moyenne mathématique), donnant une idée (tableau 1). À l’échelle d’une vie humaine, la probabilité d’impact d’un objet de plus de 1 km est de moins de 1/50 000, celle pour un objet de 50 m est de l’ordre de 1/10, mais nous n’avons alors que de l’ordre d’une chance sur 100 000 d’être dans la zone directement affectée. Dormons tranquilles. a. D’après Defending Planet Earth, 2010.

Taille de l’astéroïde* (avant son entrée dans l’atmosphère)

Fréquence de chute

50 m 100 m 1 km 10 km

1 000 ans (Toungouska) 10 000 ans (Meteor Crater) 5 millions d’années 100 millions d’années (Chicxulub)

Tableau 1 • Fréquence de chute des météorites* en fonction de leur taille minimum.

3.  On dit plutôt aujourd’hui Mésozoïque et Cénozoïque. 36

3. Effets d’impact

Pas de cratère, mais du souffle à Toungouska ! Un astéroïde* entrant dans l’atmosphère subit de telles tensions qu’il lui arrive parfois d’exploser avant de toucher le sol ; il arrive même qu’aucun fragment n’atteigne le sol. L’onde de choc produite par l’explosion suffit cependant à engendrer de gros dégâts. Ce fut le cas de l’objet qui explosa au-dessus de la Sibérie en 1908. Cette année-là, une boule de feu traverse le ciel, suivie d’une déflagration audible dans un rayon de 1 500 km. L’Empire russe est chancelant, le lieu est difficile d ­ ’accès, le site ne sera donc visité qu’en 1927. Les membres de l’expédition découvrent les restes d’un gigantesque incendie, des dizaines de milliers d’arbres « soufflés » comme de vulgaires allumettes sur plusieurs milliers de kilomètres carrés (Fig. 34). Pas de cratère d’impact*, ni de météorite*. Néanmoins, de la poussière météoritique a été trouvée depuis.

Fig. 34 • Désastre de Toungouska (Sibérie). 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’absence de cratère a longtemps nourri les spéculations les plus diverses : météorite d’antimatière, traversée de la Terre par un microtrou noir (qui serait ressorti en Atlantique nord), explosion d’un vaisseau extraterrestre, dégazage… jusqu’à l’évocation d’un dieu du feu local, Ogdy.

37

Terre de météorites

On admet aujourd’hui qu’il s’agit de l’arrivée à 20 km/s d’un corps pierreux d’environ 50 m de diamètre, éventuellement une comète*, qui aurait éclaté à 10 km d’altitude, libérant une énergie de l’ordre de plus de 8 000 bombes d’Hiroshima. Une chance que la chute soit survenue dans une région inhabitée par l’Homme. En regardant les dégâts causés par Tcheliabinsk, l’hypothèse d’un événement comme celui de la ­Toungouska au-dessus de Moscou laisse songeur…

38

4

 es différents types L de météorites*

La nature est un tout, un continuum, ce qui la rend complexe à comprendre car tout est lié, tout influe sur tout, à toutes les échelles de temps et d’espace. Pour l’étudier, il est donc pratique de distinguer des catégories. Tout l’art consiste alors à créer des groupes signifiants pour le sujet étudié, c’est-à-dire à identifier des critères appropriés. On peut par exemple choisir de classer des objets selon leur forme, leur couleur, leur matière, leur esthétique, ou encore selon leur rareté… mais ces critères ne sont pas forcément les plus pertinents. Les Hommes ont commencé par classer les météorites selon leur ressemblance extérieure. On a très vite repéré trois grands types appelés initialement les « pierres » (94 % d’entre elles), les « fers » (5 % d’entre elles) et les « mixtes » (1 %). Ensuite, on s’est aperçu que les météorites avaient des origines différentes. Les météorites sont issues de différents corps – dits corps parents* – qui ont laissé leur empreinte. Ainsi les gros astéroïdes* (au moins quelques dizaines de kilomètres) formés assez tôt dans l’histoire de la nébuleuse solaire, très chauds à l’intérieur, ont permis que leur matière fonde et se différencie entre zone interne et couche externe : éléments denses vers le cœur, les plus légers vers leur surface. Ce qui donne, comme pour la Terre, un noyau constitué de fer et nickel, et un manteau* composé de silicates (Fig. 35 et 51). Métal Silicates

sidérites pallasites Chondrites

achondrites

Fig. 35 • Schéma de la différenciation*. 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). 39

Terre de météorites

© Jean-Jacques Pantel

Un impact sur de tels corps délivre des météorites « différenciées » (pierreuses, métalliques ou mixtes). En revanche, les « météorites non différenciées  » (pierreuses) proviennent de corps trop petits ou formés trop tardivement pour que leur matière ait pu se redistribuer ainsi. Avec les progrès analytiques (Fig. 36), la classification s’est ensuite raffinée en se fondant sur la composition en minéraux, en éléments chimiques (carbone, fer…) et même en « variantes » de ces éléments (les isotopes*, en particulier ceux de l’oxygène).

Météorites* non différenciées :­ les chondrites*

Fig. 36 • NanoSIMS du Muséum. 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.

Près de 85 % des chutes sont des chondrites. Ces roches sont restées dans leur état initial (c’est-à-dire celui acquis lors de l’agglomération de leur corps parent*) et donc constituées d’un mélange de silicates (majoritaire) et de métal (alliage de fer et de nickel). Du point de vue de leur structure, elles montrent de petites sphères millimétriques (les chondres*, du grec kondros, « granule », « petit grain ») qui se sont formées dans la nébuleuse solaire, des grains de métal et de sulfure noyés dans une matrice finement grenue qui cimente le tout (Fig. 37 à 39). De temps en temps se forment aussi des inclusions minérales blanches, riches en calcium et aluminium, qui constituent les tout premiers solides de la nébuleuse solaire. Solidifiées à très hautes températures, on les qualifie de réfractaires. Ce sont ces inclusions blanches qui servent à déterminer l’âge du système solaire (voir encadré « Paradoxal : dater la Terre avec des objets extraterrestres »). Leur matériau s’est formé en même temps que le système solaire, il y a 4,568 milliards d’années. 40

© Jon Taylor, CC BY-SA 2.0

4. Les différents types de météorites

© Emmanuel Jacquet

Fig. 37 • Chondrite* Parnallee. 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.

Fig. 38 • Chondrite* d’Hallingeberg. 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. 41

Terre de météorites

© Shiny Things, CC BY 2.0

On distingue plusieurs classes de chondrites* : • les chondrites dites « ordinaires », qui sont, comme leur nom l’indique, les plus courantes (79 % des chutes*) ; • les chondrites à enstatite (un minéral), qui semblent provenir d’une région extraordinairement pauvre en oxygène (1 % des chutes*) ; • les chondrites carbonées (4 %) qui renferment du carbone, parfois sous forme organique (par exemple acides aminés, ces « briques de la vie », voir chapitre 6). On subdivise également les classes de chondrites en fonction de leur proportion en fer, de leur richesse en matrice, etc. En tout cas, les chondrites présentant une matière préservée peu transformée sont des objets qui témoignent de la matière première du système solaire. Elles ont pu être affectées par de l’eau liquide ou un chauffage de leur corps parent* mais elles gardent une trace de leur origine primitive. Fig. 39 • Chondrite* : tranche de la météorite Allende. 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.

Paradoxal : dater la Terre avec des objets ­extraterrestres Dater l’âge de la formation de la Terre peut être envisagé à partir de la datation de ses plus vieilles roches. On peut alors se demander si l’on ne se lance pas dans une course au record sans fin : celle du plus vieux caillou. Mais est-on sûr que la roche n’a pas été altérée, auquel cas son âge reste sujet à caution, etc. Tel était le problème dans la première moitié du siècle dernier quand les datations à base d’isotopes* radioactifs commençaient à donner des âges dépassant le milliard d’années. › 42

4. Les différents types de météorites

Le problème fut contourné de la façon suivante. Comme on admet que la Terre s’est formée à peu près en même temps que tout le système solaire, il suffisait de dater ses plus vieux éléments. On s’adressa donc aux météorites (et notamment celles qui ont été les moins transformées depuis leur formation, les chondrites*). Le géochimiste américain Clair Patterson (1922-1995), en étudiant leurs teneurs en uranium et en plomb, obtint un âge de 4,55 milliards d’années en 1953 et trouva que les roches terrestres avaient une composition compatible avec un tel âge pour la planète* dans son ensemble si l’on supposait qu’elle était effectivement issue des mêmes matériaux. Cette valeur est restée une référence pendant plusieurs décennies. Aujourd’hui, le raffinement des méthodes de mesure permet de mesurer des différences d’âge entre les météorites, voire même entre leurs composants. Aussi les plus anciens solides formés dans le système solaire, les inclusions réfractaires (et notamment celles de la météorite d’Allende qui en abonde) ont-ils été récemment datés à 4,568 5 ± 0,000 4 milliards d’années. C’est l’âge qui est conventionnellement retenu pour le système solaire lui-même, bien que le contexte exact, et donc le délai de formation de ces fameuses inclusions réfractaires, soit encore controversé, et même si les planètes elles-mêmes ont mis plusieurs dizaines de millions d’années à être complétées. On devrait donc dire l’âge des matériaux de la Terre et, de fait, la météorite d’Allende n’en est qu’un des derniers ajouts ! Dans la nature, continuum spatio-temporel, la précision ne semble ainsi accessible qu’à partir de conventions.

Météorites* différenciées Ces météorites ont perdu la mémoire de la composition originelle de leur corps parent*. Elles proviennent de volumineux astéroïdes (quelques dizaines à plusieurs centaines de kilomètres) qui ont, comme la Terre, différencié un noyau métallique interne, dense, d’une partie externe silicatée externe, plus légère. Contrairement à la Terre qui a survécu aux bombardements initiaux, maints astéroïdes* ont subi des fragmentations sous l’effet de gros impacts. Cette classe de météorites contient trois principaux types : • les achondrites* (8 % des météorites) venues de la partie externe de ces gros astéroïdes, • les sidérites* (5 %) qui, à l’inverse, proviennent des noyaux des corps parents*, et • les « mixtes » qui en sont des mélanges.

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Terre de météorites

Les achondrites*

© Emmanuel Jacquet

© Claire H., CC BY-SA 2.0

Les achondrites sont souvent des brèches* (Fig. 40), témoignant des impacts qui ont affecté la surface de leur corps parent*. Elles nous informent sur l’évolution des gros astéroïdes* et des planètes*. Comme leur nom l’indique, elles ne contiennent pas de chondres* puisqu’elles sont Fig. 40 • Achondrite*. issues d’un corps parent qui a Cette météorite, d’une vingtaine de centimètres de diamètre, montre une texture bréété largement remanié. Les achondrites* consti- chique. Météorite de type aubrite, tombée en 1919 à Cumberland Falls, Kentucky. tuent une catégorie très diversifiée de météorites. Nous ne mentionnerons ici que le groupe le plus abondant (5 % des chutes*), celui des HED (Fig. 41). Le corps parent* des HED a été possiblement identifié (par analyse et comparaison de la lumière réfléchie) comme l’astéroïde* Vesta, qui avec ses 520 km de diamètre est le deuxième plus gros objet de la ceinture principale d’astéroïdes, mais en réalité le plus brillant (Fig. 42).

Fig. 41 Eucrite observée au microscope. 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). 44

© NASA

4. Les différents types de météorites

Fig. 42 • Astéroïde* Vesta. 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.

« HED » est un sigle pour les trois variétés howardites, eucrites et diogénites (Fig. 43). Les eucrites (Fig. 41) sont des roches semblables à des gabbros ou des basaltes et probablement formées près de la surface de Vesta. Les diogénites sont des roches formées de gros cristaux de pyroxène (un minéral) et solidifiées en profondeur. Les howardites sont enfin des brèches* formées de débris d’eucrites et de diogénites. Fig. 43 • Structure de Vesta. 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.

Météorites* lunaires et martiennes La plupart des météorites proviennent d’astéroïdes*. Mais depuis les années 1980, nous savons, par comparaison avec les échantillons ramenés par les astronautes d’Apollo et les missions soviétiques robotisées Luna, que seules quelquesunes viennent de la Lune d’où elles ont été arrachées par de gros impacts (Fig. 44).

Les météorites d’origine lunaire ont l’avantage, sur les échantillons rapportés par les missions Apollo et Luna, de provenir de toutes les régions de la Lune, et pas seulement des « mers » (zones basaltiques) de la face visible où ces missions se sont concentrées.



› 45

© Steve Jurvetson, CC BY 2.0

Terre de météorites

Fig. 44 • Brèche* lunaire. Une tranche de la météorite Northwest Africa 5000 est exposée dans un bureau américain. La coupe mesure une trentaine de centimètres.

Fig. 45 • Météorite de Mars. 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. 46

L’étude des roches lunaires permet d’étudier l’histoire de la formation de la Lune, notamment l’hypothèse de l’impact géant selon laquelle elle proviendrait de la collision entre la Terre et un astre possiblement de la taille de Mars, appelé Théia, qui aurait arraché et projeté dans l’espace des fragments du manteau* terrestre. Une bonne partie du matériel en orbite autour de la Terre se serait ensuite progressivement réagglomérée pour former notre satellite. Mieux encore, certaines autres météorites, appelées «  SNC  » (Shergottite Nakhlite  Chassignite), ont été, vers la même époque, reconnues comme martiennes (Fig.  45). Âgées pour la plupart de moins de 400 millions d’années, elles étaient en effet trop jeunes pour provenir d’un astéroïde, car de tels objets ont refroidi en moins d’une centaine de millions d’années au début de l’histoire du système solaire. Elles devaient forcément provenir d’une planète*. Mercure a une composition, réévaluée récemment par la sonde Messenger, trop différente pour être un candidat sérieux ; Vénus, presque aussi grosse que la Terre, laisse peu d’espoir pour que des fragments puissent échapper à sa gravité. Reste donc Mars. ›

4. Les différents types de météorites

Or, les sondes Viking avaient analysé l’atmosphère martienne qui s’avéra correspondre à la composition des gaz piégés dans les SNC, confirmant une origine martienne. Comme les missions de retour d’échantillons de la planète Rouge semblent toujours renvoyées aux calendes grecques, les SNC resteront encore longtemps notre meilleure source d’informations sur la géologie martienne.

Les sidérites*

© James St John, CC-2.0

Ces météorites, aussi appelées les « fers », sont constituées d’un alliage de fer et de nickel, leur densité est donc importante : près de huit. La plupart d’entre elles, quand elles sont sciées, polies et légèrement décapées à l’acide, révèlent de jolies bandes entrecroisées, appelées « figures de Widmannstätten* » (Fig. 46 et 47), d’après l’Autrichien Alois von Widmannstätten, directeur de l’Institut impérial de la porcelaine qui les décrivit en 1808. Ces croisillons traduisent la cristallisation de minéraux ferreux plus ou moins riches en nickel. Ces minéraux se « démixent » lors du refroidissement initial, après la solidification du noyau astéroïdal.

Fig. 46 • Météorite du cap York. Parmi ses bandes de Widmannstätten*, les masses sombres sont constituées d’un sulfure de fer (FeS : la troilite). 47

© Daderot, CC-0 et Ivtorov, CC BY-SA 4.0

Terre de météorites

Fig. 47 • Figures de Widmannstätten. Les champs mesurent quelques centimètres de long. En haut, météorite ferreuse de Laguna Manantiales, Santa Cruz, Argentine, 1945. Musée de science de Springfield – MA. En bas, météorite de fer. Musée de Moscou. 48

4. Les différents types de météorites

Les sidérites* se classent par ailleurs selon deux critères. Le premier se fonde sur la structure, le second utilise la composition chimique. En général, on emploie les deux types de classification pour décrire une chute. Des structures redoutées Les structures de Widmannstätten* se forment aussi, quoique à une échelle microscopique, sur Terre et sont redoutées par ceux qui travaillent avec certains aciers car elles entraînent, pour les alliages, une dureté accrue mais également une fragilité plus grande et une corrosion plus importante. Elles apparaissent dans tous les aciers, les alliages de cuivre et même dans les métaux purs comme le titane. On les retrouve de façon quasi systématique dans les soudures si l’on n’y prend pas garde, et c’est précisément à cet endroit que la soudure pourrait lâcher.

Les mixtes

© Doug Bowman, CC BY 2.0

C’est une catégorie plutôt marginale. La variété la plus connue est constituée par les pallasites*. Elles contiennent des cristaux silicatés d’olivine vert-jaune enchâssés dans du métal (fer surtout et nickel) (Fig. 48).

Fig. 48 • Pallasite d’Esquel (Argentine). Cette fine tranche montre la transparence des minéraux d’olivine (péridot).

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Terre de météorites

Elles sont plutôt rares puisque l’on n’en dénombre que 60 environ sur les 49 000 météorites, dont 4 chutes*. Il est dommage qu’elles soient si rares car elles sont réputées pour leur esthétique. Elles doivent leur nom à Peter Simon Pallas (1741-1811), naturaliste allemand qui se mit au service de l’Empire russe. On les interprète comme des fragments de la limite entre le noyau métallique et le manteau* silicaté, mais certains spécialistes pensent que des impacts auraient pu provoquer le mélange des silicates et du métal.

Minéraux spécifiques des météorites*

© Captmondo, CC-BY-SA-3.0

Le concept d’évolution minérale a été introduit il y a moins de dix ans par le minéralogiste américain Robert M. Hazen. Il repose sur le constat que les météorites, matériaux à l’origine de la Terre, renferment une faible diversité minérale. On connaît aujourd’hui 325 minéraux dans les météorites. Depuis leur incorporation à la planète, les divers changements géologiques ont induit des modifications de température, de pression, des mélanges… outre l’influence très forte du monde vivant, si bien que le nombre de minéraux a nettement augmenté. Le monde vivant serait à lui seul à l’origine des deux tiers des minéraux (2 900 sur 4 400). La faible diversité minéralogique n’est cependant pas synonyme de banalité. En effet, certaines météorites, telles les chondrites*, renferment des minéraux très rares, voire inconnus sur Terre (Fig. 49 et 50).

Fig. 49 • Météorite d’Abee. 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. 50

4. Les différents types de météorites

© Sailko, CC BY 3.0

Rien de très surprenant en réalité, car les minéraux résultent d’un certain nombre de conditions : composition chimique, température et pression. Or, les chondrites (non différenciées alors que la Terre s’est différenciée en noyau et manteau*) se sont formées dans des conditions qui n’existent pratiquement pas sur Terre. Dans certaines d’entre elles, on déniche par exemple des minéraux microscopiques (inférieurs à deux millièmes de millimètre) qui ont une origine externe au système solaire, qui se sont formés avant lui ! Le carbure de silicium (Fig. 50) et le diamant furent parmi les premiers découverts. La météorite d’Orgueil (voir chapitre 5.2, Fig. 55) contient 0,15 % de ce messager de l’espace lointain. Outre le diamant, du gra- Fig. 50 Moissanite. phite, du corindon (minéral dont le Le carbure de silicium se trouve dans rubis et le saphir sont des variétés), quelques météorites (par exemple du spinelle, on a identifié des miné- Murchison, Canyon Diablo) alors que, raux inconnus sur Terre comme sur Terre, on ne le connaît qu’à l’état des carbures de titane ou de zinc, artificiel sous le nom de carborundum (fabriqué pour les céramiques de molybdène, des nitrures de sili- ou comme abrasif…). Les grands criscium… Ces minéraux se sont for- taux, connus en bijouterie sous le nom més autour d’étoiles lointaines et de moissanite, sont utilisés comme dispersés dans l’espace interstel- imitation du diamant. laire lors de l’agonie de ces étoiles, aux stades de géante rouge ou de supernova*, avant la formation de notre propre Soleil (Fig. 22). Les météorites nous renseignent donc sur le milieu dans lequel s’est constitué le système solaire. On trouve dans les météorites des alliages de fer et nickel inconnus — ou excessivement rares — sur Terre (kamacite, taenite, awaruite…) à côté de nitrures et oxynitrures, ou parfois des sulfures très facilement oxydables dans les conditions terrestres tel le sulfure de chrome et fer (daubréelite…). Ces minéraux témoignent d’un environnement 51

Fig. 51 • Péridotite dans du basalte. Fragments anguleux de péridotite (olivine, vert clair) arrachés au manteau* terrestre lors de la remontée du magma* basaltique.

© Wolfgang Sauber, CC BY-SA 3.0

de f­ormation très pauvre en oxygène comparativement à la Terre, où par exemple le fer, au lieu d’être sous forme métallique, est habituellement oxydé et hydroxydé (rouille et ocre) ou associé au soufre. Outre les étrangetés mentionnées plus haut, l’altération des météorites dans les conditions terrestres donne encore d’autres variétés minérales inhabituelles de sulfures hydratés (cronusite, schöllhornite…). Les météorites sont des fragments d’un corps céleste

© Michael C. Rygel, CC BY-SA 3.0

Terre de météorites

Fig. 52 • Olivines de la météorite de Fukang. La pallasite* de Fukang (Xinjiang, Chine) affiche ses olivines (jaune-vert) dans une matrice métallique (grise). Musée d’histoire naturelle de Vienne. 52

4. Les différents types de météorites

qui a été heurté violemment. Il n’est alors pas étonnant que certaines d’entre elles aient subi des chocs qui les ont portées à des conditions extrêmes en termes de pression, de température. Des minéraux particuliers ont alors été générés ou modifiés. L’olivine, par exemple, est un minéral du manteau* terrestre que l’on trouve dans certains basaltes dans de jolis nodules vert-jaune et également assez répandu dans les météorites (Fig. 48, 51 et 52). On suppose que le manteau* profond, à partir de 450 km, contient des variétés d’olivine plus compactes tant la pression y est forte (environ 200 000 atm !), variétés qui ont justement pu être observées dans certaines météorites choquées. De même, on y trouve, comme au fond des cratères d’impact, des formes rares et denses de silice qui ne se créent que sous de très hautes pressions (coésite et stishovite). Cependant, en première approximation, les minéraux présents dans une météorite issue d’un corps parent* non différencié (chondrite*) sont identiques à ceux que l’on peut trouver sur une planète* (corps différencié) comme la Terre. Si l’on réduit en poudre un fragment de chondrite et que l’on prélève avec un aimant les particules de fer-nickel (celles qui constituent le noyau d’une planète), on constate que ce qui reste est un ensemble de silicates identiques à ceux trouvés dans le manteau et la croûte terrestre. On a ainsi pu mieux comprendre le processus de différenciation* qui s’est produit sur Terre au tout début de son histoire et qui a conduit à la séparation entre noyau, manteau et croûte (Fig. 53).

fer

a

b Les silicates flottent

c Le métal, dense, s'enfonce

Manteau silicaté (riche en olivine)

Noyau métallique

Fig. 53 • La Terre s’est différenciée entre métal et silicates. a.  La Terre primitive était un mélange incandescent homogène sans continent, sans océan, ni croûte, ni manteau*, ni noyau (voir Fig. 35 et 43). b.  Dans ce mélange, les éléments métalliques, denses, se déplacent vers le centre (les «  têtards  » gris sombre) alors que les silicates, plus légers (têtards verts), remontent en surface. c.  Il en résulte une structure stratifiée avec un noyau métallique dense, composé surtout de fer (en gris, voir sidérites*), un manteau* silicaté (en vert, voir achondrite*) et une fine croûte légère. 53

Terre de météorites

Météorites et eau Notre planète* s’est formée, comme ses sœurs, par l’agrégation de corps du système solaire, gros, petits et nombreux au début de sa formation, petits et moins nombreux aujourd’hui. Tous les éléments de notre planète sont donc « extraterrestres », puisqu’au début la Terre… n’existait pas ! La Terre et son eau sont donc extraterrestres ! L’eau nous est parvenue incorporée aux minéraux, pas forcément libre. Sur Terre, l’eau nous est généralement livrée par les volcans. Ainsi, par exemple, lors de son éruption de 1929, le Vésuve a dégagé un million de tonnes d’eau en quatre jours. Les plus vieux matériaux terrestres connus, des grains d’un minéral nommé zircon de Jack Hills (Australie), montrent que de l’eau liquide existait il y a 4,4 milliards d’années, ainsi qu’une croûte continentale. On convient aujourd’hui que l’eau des océans fut apportée par des poussières tombées sur Terre à la toute fin de la formation de notre jeune planète. Cependant, l’origine de l’eau sur Terre reste discutée : apport par des corps rocheux (météorites, dont notamment chondrites carbonées) ou par des comètes* (dont une grande partie est constituée de glace) ? Les analyses isotopiques de l’hydrogène excluraient que l’eau puisse être principalement issue de comètes.

54

5

Quelques ­météorites célèbres

Toutes les météorites méritent que l’on raconte leur histoire. Cependant, certaines d’entre elles sont plus célèbres que d’autres, soit par leur chute, soit par leur exemplarité. Parmi les météorites remarquables, on peut citer la première pallasite* Krasnoïarsk, Orgueil, une chondrite* carbonée (groupe CI) dotée d’une composition chimique solaire, la martienne française Chassigny (achondrite*) et deux récentes chutes*, Tcheliabinsk et Draveil (chondrites* ordinaires).

Cette météorite de 700 kg a été trouvée en 1749 (Fig. 54). Le naturaliste allemand P. S. Pallas, l’ayant remarquée en 1772, la fit transporter au musée de Saint-Pétersbourg. Elle est conservée aujourd’hui à l’Académie des sciences de Moscou. Elle fut la première de ce type mise au jour, on lui donna donc le nom de son découvreur : la pallasite. Elle fut aussi la première attaquée à l’acide par l’Anglo-Italien G. Thomson (dates) qui révéla les structures de Widmanstätten* en 1804, quatre ans avant Alois von Widmannstätten (1753-1849), mais l’histoire, ingrate, n’a retenu que le nom de ce dernier.

© Jon Taylor, CC BY-SA 2.0

La pallasite* de Krasnoïarsk

Fig. 54 • La météorite de Krasnoïarsk. 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.

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Terre de météorites

 a météorite d’Orgueil, L une fierté française

© CNES

Le 14 mai 1864, des milliers de personnes, depuis le Nord de la France jusqu’au Nord de l’Espagne, observent un bolide* qui s’écrase dans le Tarn-et-Garonne, dans un champ de la commune ­d ’Orgueil (Fig. 55). Les journaux s’en font l’écho. Les amateurs de science étant nombreux à l’époque, la population se mobilise pour récupérer ses fragments et les envoyer pour étude au Muséum national d’histoire naturelle, à Paris. Gabriel-Auguste Daubrée (1814-1896) en réalise une analyse pointue et compile des observations précises du Fig. 55a • Monument à l’entrée du village météore*. Et depuis, l’étude d’Or- d’Orgueil. gueil, classée parmi les chon- La sphère métallique installée à l’entrée du bourg en 2002 symbolise la chute de la célèbre drites* carbonées, ne cesse météorite sur la commune en 1864. d’agiter les chercheurs du monde entier. On y a découvert entre autres sa richesse en argiles affectées par une eau qui fut liquide quelque part dans le système solaire : la température de son corps parent* (peut-être une comète* d’après des déterminations récentes de l’orbite du météoroïde* à partir des observations de 1864) a dû atteindre 150 °C. On y a également décelé une matière organique faite par exemple d’acides aminés et de bases azotées, constituants reconnus pour être des prébiotiques. Autant de matière à réflexion sur l’origine de la vie, que nous discuterons au chapitre 6… Aussi, la composition chimique globale d’Orgueil semblait correspondre, mieux que les autres chondrites*, à celle du Soleil (telle que déterminée par l’analyse spectrale de son rayonnement) pour les ­éléments non volatils. Orgueil sert ainsi de référence pour définir les 56

© C. Fieni

5. Quelques ­météorites célèbres

Fig. 55b • Fragment de 22g de la chondrite carbonée CI d’Orgueil (coll. MNHN). Sa croûte noire craquelée laisse apparaître par endroits l’intérieur carboné, également noir mais parsemé lui de sulfates blancs. Dimension maximale 3,6 cm.

a­ bondances chimiques solaires, c’est-à-dire la composition primordiale de la nébuleuse dont nous sommes issus. Très peu de météorites (celles du groupe CI, une demi-douzaine) sont dans ce cas et, avec une dizaine de kilogrammes répertoriés (notamment au Muséum national d’histoire naturelle), Orgueil en représente l’immense majorité de la masse disponible à l’échelle mondiale. Pour ajouter au chauvinisme gaulois, la France compte même une seconde chondrite* CI, Alais, qui est ­d’ailleurs la première chute observée de chondrite carbonée (en 1806) ! En tout cas, cette météorite est certes devenue chère au cœur des spécialistes mais aussi pour la bourse des collectionneurs, qui peuvent la négocier à plusieurs milliers d’euros le gramme !

 a détonation de T. Pistollet, L vers Chassigny En 1815, la France vit une époque où s’écharpent partisans de Napoléon, royalistes et coalisés. Plus au calme, sur le plateau de Langres (vers Dijon), le 3 octobre, un paysan est surpris par la détonation d’une chute de météorite. Il en rapporte un morceau au village dont les habitants se précipitent pour ramasser à leur tour une pierre tombée du ciel. Le docteur T. Pistollet, médecin à Langres, examine les lieux deux jours plus tard et son esprit éclairé reconnaît une météorite. Il en envoie un échantillon à l’Académie des sciences. Le chimiste français Louis-­ Nicolas Vauquelin (1763-1829) confirme son origine extraterrestre et publie son analyse chimique. 57

Terre de météorites

© MNHN

Vues de loin, les pierres tombées à Chassigny ressemblent à une péridotite terrestre (Fig. 56), avec 90 % d’olivine (silicate), mais il s’agit d’une composition très inhabituelle pour une achondrite*. Ces fragments apportent le premier spécimen type d’un nouveau groupe de météorites, les « chassignites ». Et ce n’est que dans les années 1980 que ses divers examens conduisent à proposer que Chassigny provient de Mars ! Ses inclusions vitreuses continuent à intriguer de nombreux chercheurs… Sur les 4 kg récupérés par T. Pistollet, le monde n’en compte plus que 0,8. Que de pertes irremplaçables ! Même si ces dernières années, NWA 2737 et NWA 8694, deuxième et troisième chassignites reconnues (trouvées au Maroc), ont presque doublé la masse disponible de cette catégorie rarissime…

Fig. 56 • La météorite de Chassigny. 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.

Une météorite matriochka : Tcheliabinsk Le 15 février 2013, au-dessus de l’Oural (Russie), un bolide* explose dans l’atmosphère à une altitude d’environ 20 km. Sa diamètre est de 15 à 17 mètres pour une masse de près de 10 000 tonnes. L’énergie libérée équivaut à 440 000 tonnes de TNT4. 4. Soit 30 fois plus que la bombe d’Hiroshima, mais 30 fois moins que l’événement de la Toungouska. 58

5. Quelques ­météorites célèbres

Des fragments ont atteint la Terre et sont tombés dans des zones peu habitées de la région de Tcheliabinsk. Après la trace visible dans le ciel (Fig. 4), son onde de choc a causé des dégâts sur les murs, les toitures, les vitres. Un millier de personnes ont été blessées, principalement à cause des bris de verre projetés sur les citadins par l’explosion des vitres. Plusieurs images et vidéos de cette météorite ont été diffusées sur Internet. L’objet de 10 000 t était trop petit (17 m) pour avoir été détecté par les télescopes qui surveillent le ciel et le Soleil en a masqué l’approche finale. Des milliers de fragments ont saupoudré le sol, généralement assez petits, mais le plus gros, qui a dû être extrait du fond du lac ­Tchebarkoul gelé, pesait 570 kg. La zone arrosée s’inscrit dans une ellipse dont la surface est énorme : 60 km sur 2 km (Fig. 57). Tcheliabinsk 30 km

Samarka

Lac Tchebarkoul 30 km

5

4 3 2

Pervomaïski Deputatskiy

2 km

Fig. 57 • Ellipse de chute de Tcheliabinsk (Oural). 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.

Plus près de nous : Draveil Antoine de Saint-Exupéry (1900-1944) nous a laissé son Petit Prince avec des étoiles plein les yeux. Plus récemment, c’est dans leurs menottes que de petits Français ont eu des étoiles. Cette histoire commence en 2011. Le 13 juillet, près de Draveil (Îlede-France), un facteur voit un objet tomber dans un jardin où il casse une marche. Un bloc gros comme un pavé, de 5,2 kg (Fig. 58), ­couvert de 59

Terre de météorites

© Christine Fieni

croûte de fusion* et identifié comme une météorite au Muséum national d’histoire naturelle. La seule pièce dont la chute a été observée. Peu après, un morceau de 2  kg est retrouvé vers Grigny. Comme les pièces sont rares et scientifiquement importantes, un appel à témoin est lancé dans les journaux écrits, parlés et Fig. 58 • Le gros fragment de météorite de télévisés, notamment par Draveil (Essonne). Brigitte Zanda, responsable Ce gros fragment de 5 kg est tombé en 2011. de la collection au Muséum Collection Muséum. national d’histoire naturelle. Après cet appel, deux écolières qui se trouvaient dans la cour du lycée de Montgeron, où leurs parents travaillent, trouvent un petit morceau qu’elles associent à ce qu’elles ont « vu à la télé ». Elles s’en assurent auprès de l’enseignante responsable du laboratoire de sciences naturelles du lycée, qui le confirme après avoir consulté Brigitte Zanda. La fille du proviseur et son amie ayant trouvé cette petite pièce de quelque 13 grammes dans la cour du lycée, celui-là était de droit propriétaire de la moitié. Mais la pièce était si petite que le Muséum a conseillé au lycée de la conserver dans ses collections. On est loin de l’attitude du « chasseur de météorites » qui, quant à lui, préfère monnayer ses morceaux. Quelque temps plus tard, on s’aperçoit qu’un autre échantillon a fracassé une tuile du toit de Madame… Comette (ça ne s’invente pas !). L’ensemble des fragments est réparti dans une ellipse d’environ 10 km de long (Fig. 59). C’est la première chute observée de l’Île-de-France ! Sur les quatre morceaux conservés aujourd’hui par le Muséum, trois furent offerts par les propriétaires des terrains. Le beau bloc fut cédé à un prix raisonnable – les propriétaires voulaient qu’il pût servir aux scientifiques. A contrario, une météorite a par exemple été observée au Maroc et tout, ou presque, a été vendu à des collectionneurs, rien n’est resté au Maroc dans les collections scientifiques5. 5. Information provenant de Mme le professeur Hasnaa Chennaoui Ahoudjehane, spécialiste des météorites, à l’université Hassan II de Casablanca (Maroc), qui a étudié cette météorite avec ses collaborateurs français. Cette météorite (martienne) était vendue en fragments qui valait 10 à 20 fois le prix de l’or. 60

5. Quelques ­météorites célèbres

Sceaux

L'Haÿ-les-Roses Choisy-le-Roi

Antony

Rungis

Orly VilleneuveSaint-Georges

ChillyMazarin

Athis-Mons

Yerres

JuvisySavigny- sur-Orge Longjumeau sur-Orge Draveil ViryChâtillon Épinay-sur-Orge Grigny

Montgeron Brie-ComteRobert

Ris-Orangis

2 km

Fig. 59 • Ellipse de chute de la météorite de Draveil. Les fragments sont tombés dans une zone elliptique d’une douzaine de kilomètres de long sur quatre de large.

Science participative : les météorites sont rares, il importe de les trouver Au xixe siècle, on a trouvé beaucoup plus de météorites en France qu’au xx  siècle. Est-ce à dire que moins de météorites tombent ? Sans doute pas ; il faut probablement en chercher la raison dans le fait que les habitants, désormais majoritairement citadins, passent moins de temps dehors, surtout le soir, et que nos ciels devenus très lumineux permettent moins facilement d’y repérer des météores*. Or, sous nos latitudes, il est crucial de trouver les météorites peu après leur chute, car elles s’altèrent vite sous l’effet de notre air humide (les plus fragiles pouvant se transformer en une boue irrécupérable en un mois !), sans compter que leur densité les conduit à s’enfoncer… Il est ainsi apparu important de mettre en place un système qui permette de limiter les pertes. Le programme comporte deux volets : FRIPON et Vigie-Ciel. FRIPON (abréviation de Fireball Recovery and InterPlanetary Observation Network) est le projet d’une trentaine de laboratoires voulant retrouver des météorites fraîchement tombées au sol, les analyser et déterminer le lieu dont elles proviennent. Pour atteindre ses objectifs, FRIPON a installé cent caméras grand angle sur toute la France, observant le ciel jour et nuit. Si au moins trois d’entre elles voient un bolide* rayant le ciel à toute allure, les › e

61

Terre de météorites

chercheurs ­examinent les trajets enregistrés, en déduisent la zone où l’objet finira sa course et l’orbite antérieurement suivie par l’objet dans l’espace. Le flux de météorites qui tombent sur la Terre est grossièrement évalué entre 5 et 25 par an sur un territoire grand comme la France. Durant les dix ans du projet FRIPON, on devrait collecter suffisamment de météorites différentes pour affiner ce nombre, déterminer leurs familles astéroïdales, annoncer celles qui représentent des fragments de comètes*... Encore faut-il récolter ces météorites assez vite. Or les morceaux de la météorite recherchée sur le terrain vont se répandre sur une surface d’environ 2 km de largeur sur 15 km de longueur en moyenne. Un territoire trop grand à parcourir par les chercheurs seuls. FRIPON fait donc appel aux bénévoles pour les retrouver via le programme de science participative Vigie-Ciel. Vigie-Ciel est un des axes de Vigie-Nature et du MNHN. Vigie-Ciel consiste à prémobiliser et à former un réseau de volontaires pouvant être rapidement et efficacement déployé pour rechercher les bolides après leur chute, outre la participation au réseau. Les fondateurs souhaitent y voir se mêler sciences « dures », sciences humaines et arts.

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6

Relation météorites et vie

On signale souvent, de façon récurrente, la découverte de molécules organiques dans des météorites qui « pourraient être à l’origine de la vie sur Terre ». Un vrai marronnier de journaliste.

Le mystère de la vie On a longtemps opposé les mondes organique (vivant) et minéral (inerte). Depuis le xixe siècle, cette dualité est de moins en moins évidente. Définir ce qu’est la vie n’est pas facile et il n’y a pas de consensus parfait. Toutefois, certains critères sont unanimement acceptés comme le métabolisme (extraction de nutriments de l’environnement, transformation et excrétion des déchets) et la capacité à se reproduire. Dans le cosmos, l’hydrogène, l’hélium, l’oxygène et le carbone sont les éléments les plus abondants. Sur la planète Terre, l’oxygène et le silicium dominent, le carbone arrivant en septième position. Dans les êtres vivants, les éléments les plus abondants sont l’oxygène, le carbone, l’hydrogène puis l’azote. L’élément clef est le carbone car il permet les réactions chimiques multiples et complexes dans un cycle merveilleux lié à la vie. L’origine de la vie reste un mystère. Personne ne sait exactement ni où, ni quand, ni comment elle a émergé. La vie est peut-être apparue il y a environ 3,8 milliards d’années si l’on se réfère aux premières traces indirectes (carbone lié à la matière vivante), ce qui reste discuté. Cette date est un peu un « butoir » puisque le dernier bombardement météoritique (il y a environ 3,9 milliards d’années) a été tellement intense qu’il a effacé toute trace de vie encore plus ancienne, si tant est qu’elle existait avant (Fig. 60), à moins qu’elle n’ait pu survivre dans quelques niches au fond d’océans ou dans des anfractuosités rocheuses particulièrement bien abritées. On peut supposer que la vie a pu émerger il y a plus de 3,8 milliards d’années, mais on n’en retrouvera jamais de trace et rien n’est vérifiable. Une seule chose est réellement établie : la vie existait déjà il y a 2,8 milliards d’années (traces de vie fossile non ambiguës) et pendant près d’un milliard d’années, les archées et les bactéries semblent avoir été les seules habitantes de notre globe. 63

Terre de météorites

Les scientifiques estiment que la vie a dû apparaître, au plus tôt, il y a environ 4,3 milliards d’années (période où les conditions physico-chimiques sont devenues compatibles avec la vie) et au plus tard il y a environ 2,8 milliards d’années (âge des plus anciennes traces de vie fossiles non ambiguës). Dans cet intervalle, on admet comme plus vraisemblable une apparition entre 3,8 (fin du bombardement tardif) et 3,4 milliards d’années (âge des structures fossiles interprétées comme des stromatolithes, sans certitude, en Australie). Stérilisation potentielle de la Terre ?

Conditions physico-chimiques Traces de vie et géologiques très incertaines compatibles avec la vie Début de Bombardement Traces de vie l’accrétion météoritique tardif probables terrestre

4,57

4,4 4,3

4,0 3,9 3,8

3,5 Milliards d’années

Traces de vie avérées

3,0

2,7

2,5

Fig. 60 • Fenêtres d’émergence de la vie sur Terre. 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.

Comment est apparue cette vie ? Est-elle apparue sur Terre ou provient-elle de l’espace ? D’où vient-elle ? L’idée selon laquelle la vie vient de l’espace est excitante pour l’imaginaire ; on lui a d’ailleurs donné un nom : la panspermie. La Terre aurait été fécondée par des moyens extraterrestres, venant de comètes*, voire peut-être de Mars (mais pas par de petits hommes verts tout de même !). L’origine de la vie reste un mystère. Toutefois, on sait que les êtres vivants se composent principalement de matière organique : carbone, oxygène, hydrogène et azote. Une partie de cette matière organique se trouve sous la forme d’acides aminés, ces briques des protéines.

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6. Relation météorites et vie

Du charbon dans les météorites ? On a, depuis le début du xixe siècle, noté la présence de matière organique dans certaines météorites. D’abord dans celle d’Alais (Alès aujourd’hui, dans les Cévennes), en 1806, dans laquelle le chimiste Louis Jacques Thénard (1777-1857) observa qu’elle était riche en matière organique similaire à de la tourbe. Dans celle tombée à Orgueil (Tarnet-Garonne) en 1864, le chimiste Marcelin Berthelot (1827-1907) relevait «  l’analogie entre la substance charbonneuse des météorites et les matières charbonneuses d’origine organique qui se rencontrent à la surface du globe ». Ces observations ont fondé ce que l’on appelle aujourd’hui l’exobiologie. Un siècle plus tard, en 1962, des Américains signalent avoir observé au microscope des « éléments organisés » dans cette même météorite. La presse s’en empare et annonce que « la vie extraterrestre est démontrée ». S’agit-il d’une vie extraterrestre ou d’une contamination terrestre ? Une autre équipe choisit avec moult précaution un échantillon recouvert d’une belle croûte noire, resté dans un flacon scellé depuis 1864 et trouve sous la croûte du pollen ! Seulement, ce pollen est caractéristique de la campagne autour de la ville d’Orgueil. L’équipe poursuit son enquête et s’aperçoit que la couverture de l’échantillon n’est pas une croûte de fusion*, mais un mélange de colle et de charbon l’imitant. Les « éléments organisés » n’étaient donc qu’une contamination terrestre (ou, selon les cas, des grains minéraux mal interprétés). Le canular datant de 1864 peut prendre un certain sens dans son contexte historique. La météorite d’Orgueil est tombée à peu près un an après que le chimiste français Louis Pasteur (1822-1895) a démontré l’impossibilité de la génération spontanée. Pasteur examina d’ailleurs Orgueil lui-même sans y trouver la moindre trace de vie. L’auteur de la supercherie d’Orgueil voulait-il semer la confusion sur l’origine de la vie ? Contredire les résultats de Pasteur ?

Une vie issue des météorites ? En 1969, une météorite de plus de 100 kg tombe à Murchison, en Australie. Vite trouvée, elle est immédiatement mise à l’abri de toute contamination biotique et se révèle riche en acides aminés, ces « briques de la vie ». On en dénombre 74 types, alors que l’on n’en connaît que 20 dans les protéines terrestres. Autre preuve d’une origine extraterrestre : 65

Terre de météorites

si les acides aminés existent sous deux formes, dites « gauches » (ou lévogyres) et « droites » (ou dextrogyres) qui sont des images en miroir l’une de l’autre, comme nos deux mains (Fig. 61), les organismes terrestres n’utilisent que les gauches ; or les deux formes existent en proportions équivalentes dans la météorite de Murchison. Mais à y regarder de plus près, on trouve un léger excès de la forme gauche, peut-être hérité du nuage moléculaire présolaire. D’où l’idée que la vie aurait pu hériter sa préférence, a priori tout à fait arbitraire, pour les formes gauches de la matière organique extraterrestre, en l’amplifiant. La vie pourrait ainsi avoir une origine extraterrestre ! Cette hypothèse est d’autant plus forte que cette météorite contient aussi des argiles et des sulfures aidant à bâtir des molécules proches du vivant. Rien ne semble pouvoir modérer l’enthousiasme, même si à l’heure actuelle, aucune preuve expérimentale ou théorique ne permet de confirmer ce scénario.

COOH

H

C

COOH

R

R

NH2

C

H

NH2

Fig. 61 • Deux formes d’un acide aminé, symétriques dans un miroir. 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.

Mais les acides aminés ne constituent pas le vivant lui-même. Pas plus qu’un tas de briques ne forme une maison. Par ailleurs, dire que la vie vient de l’espace, c’est dire d’où vient la vie, et non comment elle est apparue. Finalement, ce n’est que repousser 66

6. Relation météorites et vie

le problème. Mais une découverte de vie extraterrestre (qui se fait toujours attendre) permettrait évidemment une grande avancée. Pour André Brack, ancien directeur du programme exobiologie de l’Agence spatiale européenne que nous avions interrogé sur le sujet, lorsque l’on cherche des formes de vie hors de la Terre, on espère trouver d’autres formes de vie, pas la même, afin de mieux contraindre les critères nécessaires.

Des bactéries dans une météorite ?

© K. Benzerara

Une météorite ramassée en Antarctique en 1984 (ALH 84001) fut reconnue comme provenant de Mars quelques années plus tard. Jusqu’ici, rien d’« extraordinaire », les premières météorites martiennes ayant été identifiées une décennie auparavant (voir chapitre 5), encore que celle-là devenait alors la plus ancienne connue (4,1 milliards d’années). Mais en 1996, à grand renfort médiatique, des chercheurs annoncèrent qu’elle contenait des traces de vie. Les indices utilisés étaient : (1) la présence de carbone organique, (2) les caractéristiques particulières d’un minéral magnétique (la magnétite) identiques à celles produites par une bactérie sur Terre et enfin (3) la présence de formes allongées à bouts arrondis interprétées comme des fossiles microbiens, appelées nanobactéries (Fig. 62).

Fig. 62 • « Nanobactéries » dans une météorite. 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.

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Terre de météorites

Pour certains auteurs, ces indices prouvaient que la vie existait ailleurs ; pour d’autres, plus sceptiques, les indices étaient insuffisants, dans la mesure où : 1) le carbone organique pouvait être une contamination terrestre (ou n’avoir rien à voir avec la vie), 2) les magnétites pouvaient résulter d’une transformation d’un carbonate de fer lors d’un choc, 3) e nfin, les formes de nanobactéries pouvaient n’être que des simples cristaux nanoscopiques de calcite. On ne peut conclure à l’existence d’une vie extraterrestre. Là encore, après le buzz vint le pschitt !

Catastrophes et crises de biodiversité Les météorites auraient pu apporter la vie, mais telles des Janus aux deux visages, elles sont aussi réputées apporter la mort. Non qu’elles aient tué beaucoup d’humains — à vrai dire on n’en connaît aucun cas historiquement attesté (voir chapitre 6.5). En revanche, on a constaté leurs dégâts (voir chapitre 3). Leur réputation de tueuses a pris de l’ampleur dans les années 1980 suite à une conjonction de circonstances (scientifiques, politiques, sociales). En effet, il y a 66 millions d’années, une météorite est tombée au moment où le monde vivant connaissait une crise de biodiversité. Les Alvarez, père et fils, ont trouvé à cette limite, en Italie, un enrichissement anormalement important en iridium qu’ils ont interprété comme le résultat de la chute d’une météorite, dont le cratère a, depuis, été identifié comme celui de Chicxulub. Le synchronisme conduit nombre de paléontologues, à la suite des Alvarez, à établir une liaison de cause à effet. Les médias s’emparent de cette hypothèse et la mousse monte, monte… à tel point que des livres et des films s’en inspirent (voir chapitre 7). Devant ce succès, certains scientifiques sont tentés de généraliser l’hypothèse d’une chute de météorite pour expliquer les grandes crises du monde vivant. Pourtant, la relation univoque entre cette chute et la crise du monde vivant reste très discutée (voir encadré « Pourquoi l’hypothèse météoritique des extinctions reste discutée ? »). En réalité, il apparaît aujourd’hui que les extinctions en masse d’êtres vivants relèvent d’une somme de phénomènes, ce qui ne n’exclut en rien un effet local voire régional produit par des chutes de météorites de grande taille.

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6. Relation météorites et vie

Pourquoi l’hypothèse météoritique des extinctions reste discutée ? Selon certains chercheurs, aucun des plus gros impacts météoritiques des 350 derniers millions d’années ne coïncide avec une extinction en masse. La discussion persiste car les datations précises des impacts sont souvent difficiles à obtenir et les synchronismes supposés parfois exagérés. Par ailleurs, l’impact des chutes d’astéroïdes* sur la faune et la flore reste à déterminer. Des modèles ont certes été établis (injection de poussières dans la haute atmosphère, dans la stratosphère, etc.) mais ces modèles sont rarement confrontés à la réalité géologique avec le souci de réfutation qu’exige la démarche scientifique. On en recherche plutôt la vérification. En outre, aucun des modèles n’explique avec des arguments biologiques pourquoi certains groupes d’espèces ont disparu, tandis que d’autres ont perduré, notamment des organismes aussi sensibles que les plantes à fleurs, ou les insectes. En quoi les espèces survivantes différaient-elles de celles qui ont disparu ? Comment expliquer par exemple qu’à la limite Crétacé-Tertiaire, en milieu marin, près de la moitié des espèces de foraminifères planctoniques ont disparu, alors que d’autres organismes planctoniques au mode de vie proche, les radiolaires, ne semblent pas ou peu affectés ? Que la plupart des dinosaures soient affectés et non les crocodiles ? Pourquoi les reptiles volants (Ptérosaures) disparaissent et non les oiseaux (proches parents des Tyrannosaurus rex) ? Il semble raisonnable de penser que l’impact extraterrestre représente un des éléments qui a été défavorable à la vie d’alors, pas le seul et, par analogie avec le roman d’Agatha Christie, on parle du « Crime de l’Orient-Express » (où un homme est retrouvé poignardé, parce que chaque voyageur lui a donné un coup de couteau).

Danger réel / ressenti Les accidents d’avion ou les grands cataclysmes naturels (séismes, tsunamis) font peur car ils défraient la chronique. Cependant, notre quotidien est souvent plus riche en dangers : tous les jours, des personnes meurent sur les routes, pourtant nous n’hésitons pas à utiliser notre voiture. Un accident d’avion cause des centaines de victimes. Ces accidents sont rares et ils font plus réfléchir que les accidents de la route. Qui n’a pas songé à ce risque avant de prendre l’avion, sans penser au danger de se rendre à l’aéroport. Toutefois, il y a nettement moins de chance de mourir d’un accident d’avion que d’un accident de voiture. Par rapport à l’avion, le risque est le même en train, multiplié par 20 en voiture et par 394 en deux roues6. 6. Données pour l’Europe selon le European Transport Safety Council. 69

Terre de météorites

À l’inverse, certaines catastrophes sont si exceptionnelles qu’on les perçoit à peine comme des dangers potentiels alors que, si elles se produisent, elles engendrent des centaines ou millions de décès. À la fin de la Première Guerre mondiale, la grippe espagnole a provoqué la mort de plus de 15 millions de personnes, bien plus que la guerre en ellemême… Il en serait de même d’une chute d’astéroïde*, mais cet événement hors de la mémoire collective n’évoque aucun risque. Pourtant, des événements, tel celui survenu en Sibérie en 1908, auraient fait des millions de victimes si le point de chute avait été l’Europe occidentale plutôt que la Sibérie inhabitée. Tableau 2 • Nombre de décès selon le type d’événement.

Nombre de décès annuel (moyenne)

Événement Attaque de requins

3-7

Méduses

50

Impact extraterrestre (moyenné sur des millions d’années)

90

Insectes (abeilles, frelons…)

400

Tremblement de terre

36 000

Malaria

1 000 000

Accident de la route

1 200 000

Pollution atmosphérique

2 000 000

VIH (virus de l’immunodéficience humaine)

2 100 000

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

De nombreuses histoires mentionnent que des fragments de météorites ont directement atterri sur la tête d’un homme ou d’un chien (telle la météorite de Nakhla) et les ont blessés ou tués, mais elles relèvent plus de la légende ou bien leurs témoins manquent de fiabilité. L’unique météorite mortelle historiquement attestée est celle de Valera au Venezuela, qui a tué une vache le 15 octobre 1972. Il n’y a pas de récit crédible de victime humaine, même si quelques blessures émaillent les chroniques, comme à Sylacauga (États-Unis) en 1954 où Mme Hodges fut touchée dans son lit par une météorite ayant traversé son toit.

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6. Relation météorites et vie

© P. Thomas

Une chute publique

Fig. 63 • Coffre endommagé par la chute d’une météorite à Peekskill. 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 ?

En 1992, des milliers de personnes sont rassemblées pour assister à des compétitions sportives dans l’État de New York quand elles remarquent un objet brillant qui traverse le ciel puis se scinde en fragments. Quelques instants plus tard, Michelle Knapp, propriétaire d’une magnifique Chevrolet Malibu rouge à Peekskill voit son coffre défoncé par une pierre noire de 12 kg. Cette mésaventure, loin de grever son budget, lui permit de la revendre 10 000 $ (contre 300 $ à l’achat) à un amateur de météorites et la voiture a depuis été louée partout dans le monde (Fig. 63).

Peindre les astéroïdes* pour s’en protéger Plus les météorites sont grosses, plus elles causent de dégâts, mais plus elles sont repérables à l’avance. Aussi est-on susceptible de prendre des mesures pour éviter la catastrophe. Ainsi, quand dans les années 1980, on mentionne la chute d’une météorite qui aurait fait disparaître les grands reptiles, il fut envisagé d’envoyer des fusées chargées d’explosif à l’encontre des géocroiseurs* (astéroïdes croisant l’orbite de la Terre) menaçants. L’explosion à proximité, bien choisie, en modifierait judicieusement la trajectoire pour épargner la Terre. Cette hypothèse, bien réelle, a donné lieu à de nombreux travaux scientifiques et militaires — et aussi au film Armageddon, dans lequel l’acteur Bruce Willis, grand sauveur, incarne un spécialiste en forage pétrolier qui se sacrifie pour sauver l’humanité. › 71

Une expérience en ce sens est développée par la NASA et l’ESA (Agence spatiale européenne) : le projet AIDA (pour Asteroid Impact & Deflection Assessment, « évaluation de l’impact et de la déviation d’un astéroïde »). Il s’agit de dévier, par l’impact d’un engin de 300 kg, l’astéroïde Didymos, de 800 m de diamètre, quand il passera à… 11 millions de kilomètres de chez nous. Ce qui n’est pas entièrement sans précédent : en juillet 2005 déjà, la sonde Deep Impact avait largué un impacteur de 400 kg sur une comète* (appelée 9P/ Tempel 1), à des fins scientifiques, pour révéler la composition de sa surface. D’autres méthodes plus douces ont été envisagées, tel l’usage de la peinture. Ce recours à la peinture a déjà été utilisé pour tenter de refroidir nos villes et lutter contre le réchauffement climatique. Des calculs ont mené à proposer de peindre tous les toits des villes en blanc, ce qui, renvoyant une partie des rayons vers l’espace, refroidirait de plusieurs degrés des cités. Pour les météoroïdes*, on suggère l’inverse : peindre en noir une face du bolide*. Le pouvoir réflecteur ainsi changé (voir effet Yarkovsky, Fig. 20) influera sur son orbite et écartera le danger.

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7

Mythes et art

Les météorites, objets célestes, insolites, éphémères, ont longtemps été perçues comme des objets surnaturels, source de superstition, où se mêlent crainte et respect. Supposées être des messagers, des annonciateurs, leur interprétation était fixée par les voix censées être les plus crédibles. Dans l’épopée de Gilgamesh, la chute de la météorite est interprétée comme annonciatrice de l’arrivée de son ami Enkidu. Le Grec Timoléon de Corinthe (ive siècle av. J.-C.), admiré comme un modèle de grandeur d’âme, de sagesse et de modération, ou le Romain Scipion (236183 av. J.-C.) considérèrent l’apparition des comètes* comme bénéfique pour leurs expéditions martiales à Syracuse et Carthage. Pline (23-79) ou Néron (37-68) les percevaient comme annonciatrices de morts prochaines. Les anciens Égyptiens allaient jusqu’à nier l’efficacité de leur culte lors de ­l’apparition d’une comète* ou la chute d’une météorite. Les météorites ferreuses ont très tôt été utilisées comme bijoux et armes, telle une dague trouvée dans le tombeau de Toutânkhamon. On a aussi exhumé des perles de fer météoritique au Moyen-Orient et en Égypte remontant à trois millénaires avant notre ère. Un poignard de fer semble également connu en Mésopotamie par les restes métalliques recouvrant son manche. Les météorites ont été les seules sources de fer jusqu’à ce que l’on sache construire des fours suffisamment chauds pour extraire le fer des minerais, vers le deuxième millénaire avant notre ère. Cependant, l’âge du fer aurait pu débuter chez les Inuits qui débitaient une météorite métallique (celle de cap York, voir chapitre 4.2, Fig. 47) en esquilles pour fabriquer des lames de couteau et des pointes de harpon (Fig. 64 et 65). Dans le récit de la Genèse, le nom de Beith-el est donné à la pierre de Jacob. Dans l’Antiquité, les météorites étaient révérées sous le nom de bétyles. Les anciens y voyaient la manifestation d’une divinité, tombée du ciel ; elles en étaient la « demeure divine » et de ce fait l’objet d’un culte et d’offrandes. Parmi les bétyles les plus anciens que l’on connaisse, on peut citer : l’Omphalos des Grecs à Delphes ; la « pierre noire » de Pessinonte, associée au culte de Cybèle ; la Pierre noire enchâssée dans la Kaaba, à La Mecque ; le Lapis niger de Rome ; ou encore les boucliers sacrés des Saliens, qui auraient été taillés dans un aérolithe. De même, à Émèse (actuelle Homs, Syrie), une pierre tombée occupait le centre d’un 73

Terre de météorites

temple dédié au dieu du Soleil. Des manifestations célestes (Fig. 66) ont été reliées au trépas d’un grand nombre d’illustres personnes : Agrippa, Constantin, Attila, Chilpéric, Mahomet, Louis Ier…

Fig. 64 • Météorite du cap York. Parmi ses bandes de Widmannstätten, les masses sombres sont constituées d’un sulfure de fer (FeS : la troilite).

© Geni GFDL, CC-BY-SA

La météorite du cap York (Groenland) est une sidérite* qui a percuté la Terre il y a environ 10  000 ans. Divisée en plusieurs blocs, sa masse totale est estimée à 60 tonnes. À l’origine, les Inuits ont repéré trois blocs de la météorite ferreuse : – Ahnighito (la Tente), pesant 31 tonnes, – la Femme, 3 tonnes, – le Chien, 400 kg. Pendant plusieurs siècles, ils les utilisèrent comme source de métal pour leurs outils et harpons (Fig. 65). L’impact de la météorite « Canyon Diablo » a formé le Meteor Crater (Arizona). Ses fragments, recueillis autour du cratère, montrent qu’il s’agit d’une météorite de fer. Ils étaient utilisés par les Amérindiens comme source de fer.

© James St John, CC-2.0

Des météorites comme ressource de métal

Fig. 65 • Extrémité de lance inuite. La tête ferreuse a été fabriquée à partir du fer de la météorite de York.

Les philosophes et les savants du xviie siècle (Descartes (15961650), Pascal (1623-1662)…) ont cherché à mettre un terme aux croyances surnaturelles, affirmant leur origine naturelle. Pourtant, au xxe siècle encore, les superstitions à l’égard des objets célestes perdurent. Une comète* fut considérée comme étant à l’origine du coup de grisou meurtrier de Courrières (Fig. 67) en mars 1906, et même d’une révolte de vignerons en 1907, de tremblements de terre en 1908, d’inondations en 1910. Victimes émissaires par excellence puisqu’elles sont des « symboles creux » (c’est-à-dire permettant toutes les interprétations), les apparitions cométaires alimentent toujours la curiosité des Hommes. 74

© Par Myrabella, domaine public ou CC0

7. Mythes et art

© Le petit journal, domaine public

Fig. 66 • Tapisserie de Bayeux et comète* de Halley. 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.

Fig. 67 • Courrières, 1906. 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. 75

Terre de météorites

Objet céleste et fin du monde

© Rémi Jouan, CC BY-SA 3.0 GNU

Le meilleur exemple de signification eschatologique donnée aux objets d’origine céleste nous est fourni dans l’Apocalypse de Jean (8-10 et 11) : «  Le troisième ange sonna de la trompette. Et il tomba du ciel une grande étoile ardente comme un flambeau ; et elle tomba sur le tiers des fleuves et sur les sources des eaux [...]. Le nom de cette étoile est Absinthe ; et le tiers des eaux fut changé en absinthe, et beaucoup d’hommes moururent par les eaux, parce qu’elles étaient devenues amères ». Comme il fut dit : quand il y en a un peu ça va, c’est quand il y en a beaucoup que cela devient un problème, mais il est vrai aussi que l’abus d’absinthe est dangereux (Fig. 68).

Fig. 68 • Tapisserie d’Angers, une étoile tombe sur le fleuve. « 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).

« L’étoile » des Rois mages : une météorite ? Une étoile filante* ? Notre culture est marquée par les fêtes de Noël avec sa crèche et son étoile (Fig. 69). Mais quelle est cette « étoile » suivie par les Rois mages telle que nous le raconte l’Évangile selon Matthieu ? Toutes les hypothèses ont été envisagées  ; certaines d’entre elles sont rejetées par les astronomes. Ce n’était pas une étoile filante*, car les météores* qui brûlent en › 76

© CC 2.0

7. Mythes et art

Fig. 69 • Adoration des mages de Giotto di Bondone. 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.

rentrant dans l’atmosphère sont trop éphémères (quelques secondes) et cela ne correspond donc pas au récit d’une lumière suivie plusieurs jours. Il ne s’agit pas non plus d’une comète* avec sa queue remarquable, car sa lumière étant visible plusieurs jours, alors tout le monde l’aurait observée en Palestine. Or, selon Matthieu, seuls les Rois mages voyaient ce signe. L’hypothèse la plus solide est celle d’une proximité apparente de planètes, que l’on appelle conjonction planétaire. En effet, le rapprochement de différentes planètes accentue la luminosité globale, qui peut apparaître dans le ciel comme un point très brillant. On peut aujourd’hui reconstituer le ciel tel qu’il apparaissait à n’importe quel moment de l’histoire de l’humanité ; on constate alors qu’il y a eu une « conjonction planétaire » spectaculaire à l’époque présumée de la naissance de Jésus. Elle fut même triple. La planète Jupiter a d’abord croisé, à deux reprises, une étoile très brillante (Régulus), puis, quelques mois plus tard, la planète Vénus. On est alors en juin de l’an 2 avant notre ère. En 1996, des astronomes soulignent que, lors de cette dernière rencontre, les deux planètes pouvaient donner l’illusion de n’être plus qu’une seule et même étoile. Cette lumière a sans doute été remarquée par les Rois mages, qui étaient à la fois de bons observateurs du ciel et de grands prêtres, ce qui les invitait à chercher une signification à cet événement (comme on le fait pour tous les événements inhabituels : comètes* – Fig. 66 – ou chute de météorite – voir Ensisheim, Fig. 13). Ils y étaient sans doute d’autant plus sensibles que Jupiter était la planète des Rois et Régulus l’étoile des Rois. N’oublions pas néanmoins que le récit des Rois mages n’est mentionné que dans l’Évangile selon Matthieu, et dans aucun autre. Le conditionnel prudent est donc de rigueur.

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Terre de météorites

Météorite et littérature Tous les événements un peu inhabituels, dont l’explication n’est pas évidente, sont depuis toujours interprétés comme des signes, des ­messages que seuls quelques-uns sont susceptibles de comprendre. Si le message est supposé d’origine divine, alors les prêtres sont sollicités. Mais, de toute façon, ils frappent l’imaginaire de tous et les artistes s’en font l’écho, qu’ils soient peintres (Fig. 12, 13 et 69), tapissiers (Fig. 66 et 68) ou, plus récemment, cinéastes. Des dizaines de titres de films en attestent : Armageddon (de celui de Harry Bruce Woolfe en 1923 jusqu’à celui réalisé par Michael Bay sorti en 1998 – avec le grand sauveur Bruce Willis !) – Meteor de R. Neame (1979), Meteor Man de R. Townsend (1998), Asteroid Adventure de Yeatman (1994), Asteroid de B. May (1997), Deep Impact de M. Leder (1997), La météorite du siècle de B. Trenchard-Smith (1997), L’année de la comète de J. Buil et M. Sistach (1998), Dinosaure de E. Lerighton (2000), Impact final de C. Schrewe (2004)… En littérature aussi, les ouvrages ne manquent pas, tels La Chasse au météore de Jules Verne, The Hammer of God d’Arthur C. Clarke, Deception Point de Dan Brown, Météorite, le dernier ouvrage de Pierre Botero. Une série de bandes dessinées, Chasseurs d’étoiles par Wozniak et Yann, relate les aventures d’un chasseur de météorites et de son associée. Des poèmes sont consacrés aux météorites ; il existe même un recueil complet sur le thème publié en 2014 par Valérie Rouzeau, en témoigne le court poème qui suit : Un globe de feu explose – Le paysan dans la nuit Un nuage noir N’en croit ni ses yeux Avec un bruit de canonnade Ni ses oreilles Une pierre Pas un simple caillou Une averse de pierres Pas une pluie ordinaire Tombe du ciel en sifflant Le paysan n’a pas trop bu Ni de vin ni de téquila Il témoigne ébloui : oui oui.

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7. Mythes et art

Météorite et politique L’influence des objets célestes — météorites, comètes*, jusqu’aux aurores boréales — est forte sur les psychologies et par là les croyances, mais leur manifestation a parfois aussi un impact politique. Un vénérable exemple en est fourni par la chute de la météorite d’Ensisheim en 1492 (voir Fig. 12 à 14 et 70) qui fut exposée à l’église. Le seigneur du lieu, alors Maximilien de Habsbourg (1459–1519), futur Maximilien Ier, empereur romain germanique, poussé par une lettre volante de Sébastien Brant (1457-1521) de l’université de Bâle, interpréta la chute comme un présage favorable et partit en campagne contre Charles VIII Fig. 70 • Texte relatant la chute d’Ensisheim. de France (1470–1498) qui Ce texte latin et allemand raconte la chute de lui avait ravi sa femme, Anne la météorite d’Ensisheim en 1492 selon Sébasde Bretagne (1477–1514), tien Brant, poète et professeur à l’université de quelques mois auparavant, Bâle. Cette chute était interprétée comme un sans doute moins pour des présage favorable à Maximilien d’Autriche qui la fit suspendre dans l’église où elle est restée raisons de cœur que de ter- jusqu’à la Révolution. [Domaine public] ritoire car elle n’a jamais rencontré son premier mari et les sites Internet de rencontre n’étaient pas à l’ordre du jour ! Sa victoire contre les troupes françaises à Salins, au début de l’an 1493, confirma le pouvoir de la pierre comme oracle. Plus près de nous, on a vu (chapitre 6.4) qu’une relation avait été établie entre la chute d’une grosse météorite au Mexique, il y a 66 millions d’années, et la présence d’une crise biologique marquée par la d ­ isparition 79

Terre de météorites

© P. De Wever

des grands reptiles7. La mise en évidence de cette chute de météorite dans les années 1980 a aussi eu un impact sur la politique militaire américaine ! En effet, si une météorite pouvait faire disparaître des organismes aussi imposants que des Tyrannosaurus rex, elle pouvait tout aussi bien affecter des Américains, fussent-ils aussi robustes que des cowboys texans ! Or une telle chute pouvait encore se produire. Il importait alors de pouvoir mettre en œuvre les moyens ad hoc : par exemple envoyer une fusée que l’on ferait exploser à proximité du météoroïde*, ce qui ferait dévier sa trajectoire et ainsi éviter un impact sur notre planète. Mais la mise en œuvre de cette intervention correspondait bien à ce que le président Reagan (1911-2004) voulait développer, notamment contre les fusées balistiques soviétiques, comme le lui conseillaient ceux que l’on appelait les « faucons », alors que d’autres voix, les « colombes », soulignaient le coût exorbitant de ces choix. Les dinosaures ont apporté un argument à Reagan pour soutenir sa politique. Il voulait rassurer ses concitoyens, dont la peur était entretenue, notamment par certains scientifiques (Fig. 71).

Fig. 71 • Mention rappelant que des météorites peuvent encore tomber. 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.

7. Nous préférons l’expression « grands reptiles » à celle, plus commune, de dinosaures car elle est plus correcte. En effet, d’une part, tous les organismes disparus ne sont pas des dinosaures (par exemple les Ptérosaures, les Ichtyosaures)  ; d’autre part, tous les dinosaures n’ont pas disparu, en témoignent nos oiseaux (qui techniquement sont des dinosaures) qui nous le sifflent tous les matins, et même les nuits d’été ! 80

7. Mythes et art

Pourquoi les martiens sont-ils verts ? L’origine des petits hommes verts est littéraire. Ils furent d’abord évoqués par l’écrivain Edgar Rice Burroughs (1875-1950) en 1912 dans sa Princesse de Mars. Ultérieurement, l’idée fut reprise par Orson Welles (1915-1985) qui a semé la panique en 1938 en racontant à la radio La guerre des mondes, un roman d’H.G. Wells (1866-1946) qui décrit l’invasion de la Terre par les martiens. Plus tard encore, Ray Bradbury (1920-2012) fit de même avec ses ­Chroniques martiennes parues en 1950. Par la suite, ces martiens verts ont connu un renouveau avec la mode des ovnis. Pourquoi avoir choisi la couleur verte initialement ? Peut-être simplement parce qu’il s’agit de la couleur complémentaire du rouge qui est celle de Mars (ou, plus précisément, de sa poussière superficielle riche en oxyde de fer).

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Glossaire Accrétion : processus d’agglomération qui a conduit à la formation des planètes et des astéroïdes. Achondrite : météorite différenciée pierreuse. Aérolithe : terme aujourd’hui désuet désignant une météorite pierreuse. Astéroïde : petit corps du système solaire, de 10 mètres à plusieurs centaines de kilomètres de diamètre. Une grande partie d’entre eux tournent autour du Soleil sur des orbites situées entre Mars et Jupiter, dans la ceinture principale des astéroïdes. Ces astéroïdes n’ont jamais pu s’agréger en une planète en raison des perturbations gravitationnelles trop importantes induites par la planète géante Jupiter. ­Certains astéroïdes partagent l’orbite de Jupiter (astéroïdes dits troyens). D’autres ont des orbites très excentrées, croisant celles de Mars (comme les astéroïdes Amor) ou de la Terre (comme les astéroïdes Apollo). Certains d’entre eux enfin restent en permanence à l’intérieur de l’orbite de la Terre (astéroïdes Aten). Bolide : synonyme désormais peu employé de météore. Brèche : roche formée par la cimentation de débris anguleux de roches préexistantes. Chondre : sphérule pierreuse submillimétrique. Les chondres sont caractéristiques des météorites non différenciées, les chondrites, dont elles peuvent constituer jusqu’à 90 % de la masse. Leur forme sphérique résulte de leur formation par cristallisation à partir de gouttes de silicate liquide, rondes sous l’action des forces de tension superficielle, comme pour les bulles de savon dans l’air. Leur mécanisme de formation (antérieur à l’accrétion) reste inconnu. Chondrite : météorite primitive (provenant d’un astéroïde non

différencié). Les chondrites ont une composition chimique proche de celle du Soleil et de la nébuleuse solaire. Elles sont essentiellement constituées de chondres et d’une matrice interstitielle en proportions relatives variables. Chute : s’emploie souvent comme synonyme de « météorite », mais parfois aussi dans le sens plus restrictif de « chute observée », pour les objets que l’on a vus tomber et qui ont été ramassés peu de temps après. Cela augmente leur valeur scientifique, éventuellement aussi esthétique, 82

Glossaire

car ils ont été préservés de l’altération et de la contamination terrestres (par la pluie, les alternances gel/dégel, le vent, l’action biologique bactérienne ou végétale, etc.). Comète : petit corps du système solaire composé de glaces, roches et poussières, dont l’orbite est devenue très elliptique et le conduit à se rapprocher périodiquement du Soleil. Corps parent : astre rocheux à l’origine de météorites (qu’il soit identifié ou non). Cratère d’impact : excavation provoquée par l’onde de choc accompagnant la chute d’une très grosse météorite. Les météorites voyagent, en effet, avec une vitesse cosmique supérieure à une dizaine de kilomètres par seconde et seules les plus petites sont réellement ralenties par l’atmosphère de la Terre. Les gros objets sont parfois détruits dans la haute atmosphère, mais lorsqu’ils atteignent la surface de la Terre, l’énergie dégagée est phénoménale. Les roches de la zone d’impact sont volatilisées, de même que l’essentiel de la météorite. Le cratère ainsi formé a une taille allant de 10 à 100 fois celle de la météorite qui en est à l’origine. Croûte de fusion : fine pellicule noire recouvrant les météorites bien préservées. Lorsqu’une météorite pénètre dans l’atmosphère de la Terre, sa surface s’échauffe par friction et fond. Le liquide formé est perdu et l’objet diminue peu à peu de volume au fur et à mesure que le front de fusion pénètre de plus en plus avant par rapport à la surface originelle. La croûte de fusion correspond au dernier liquide formé, brutalement solidifié lorsque la météorite est assez ralentie dans sa chute. Différenciation : ségrégation d’un matériau initialement homogène en plusieurs couches chimiquement distinctes dans un corps céleste (astéroïde ou planète). Les liquides métalliques, plus denses, vont se rassembler au centre de l’objet pour former son noyau, tandis que les liquides silicatés, plus légers, forment son manteau et sa croûte. Disque protoplanétaire : disque de gaz et de poussières en rotation autour d’une étoile nouvellement formée, dans lequel se forme son futur cortège planétaire. Étoile filante : trace lumineuse (météore) provoquée par le passage dans l’atmosphère d’un grain de poussière cosmique. Géocroiseur : astéroïde croisant l’orbite de la Terre. Un éventuel impact sur celle-là peut aller jusqu’à causer une modification planétaire de l’environnement. 83

Terre de météorites

Isotope : un élément chimique est caractérisé par le nombre de protons de son noyau. Les isotopes de l’élément sont définis par le nombre de neutrons du noyau. Ainsi l’oxygène possède 8 protons et 8, 9 ou 10 neutrons. Toute combinaison de protons et de neutrons n’est pas stable. Si un noyau est instable, l’isotope (dit « père ») est qualifié de radioactif et peut se transformer, lors de sa désintégration, en un autre isotope (dit « fils » ou radiogénique). Magma : produit de la fusion d’une roche. C’est une suspension dans laquelle la phase liquide est prépondérante, et qui contient le plus souvent des cristaux, parfois des bulles de gaz, de temps à autre des nodules de roche emportés. Manteau : zone intermédiaire d’un astéroïde ou d’une planète différenciée. Constitué essentiellement de silicates ferromagnésiens. Météore : du grec metéoros signifiant «  qui est en l’air  », le terme possède diverses significations. Il peut faire référence à des phénomènes atmosphériques (foudre, aurore polaire, nuages, tourbillon de poussière, arc-en-ciel, halo, mirage, etc.). Dans une acception plus restreinte, un météore désigne la traînée lumineuse produite par l’entrée dans l’atmosphère d’un corps extraterrestre pouvant produire, s’il ne s’est pas entièrement consumé, une ou plusieurs météorites. Le météore lumineux s’éteint généralement à une altitude d’environ 20 km. Par extension et abus de langage, le mot météore désigne aussi le météoroïde qui a produit le phénomène atmosphérique. Météorite : roche extraterrestre qui a survécu à la traversée de l’atmosphère et atteint la surface de la Terre. La grande majorité des météorites (99,4 %) proviennent d’astéroïdes, des petits corps célestes du système solaire. Les autres viennent de la Lune ou de Mars, voire de comètes. Une météorite porte le nom du lieu où on la récupère sur Terre. Météoroïde : objet se déplaçant dans le milieu interplanétaire qui a une taille comprise entre 0,1 mm et 10 m. Au-dessous de 0,1 mm, on parle de poussière interplanétaire (trop petite pour produire une étoile filante). Au-delà de 10 m, ce sont des astéroïdes. Pallasite : météorite différenciée composée de cristaux de gemme d’olivine (péridot) enchâssés dans du métal. Les pallasites p ­ roviendraient de la limite entre le noyau et la base du manteau d’un astéroïde différencié (voir p. 37). 84

Glossaire

Planète : corps céleste en orbite autour d’une étoile, dans une région exempte de tout « concurrent » de taille similaire, et auquel sa gravité confère une forme proche de la sphère. Planétésimal : petit corps du système solaire primitif, le plus souvent destiné à être incorporé dans une planète en formation, mais certains d’entre eux sont restés inchangés (astéroïdes). Planète tellurique : planète rocheuse. Dans notre système solaire interne : Mercure, Vénus, Terre et Mars. Planètes géantes / planètes gazeuses : planètes ayant (contrairement aux planètes telluriques) retenu l’hydrogène et l’hélium, les principaux constituants de la nébuleuse solaire. Le terme « planète gazeuse » est courant mais assez mal choisi : il suggère que ces planètes sont entièrement constituées de gaz, alors que leur cœur ressemble aux planètes telluriques. Dans notre système solaire externe : Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune. Radioactivité : phénomène physique découvert en 1896 (par Henri Becquerel (1852-1908)) consistant en un rayonnement consécutif à une désintégration d’un isotope instable (voir « isotope »). Rayonnement cosmique : rayonnement constitué des particules de haute énergie (protons, noyaux d’hélium, électrons...) émises par divers objets astronomiques et notamment par les étoiles. Dans le système solaire circulent le rayonnement cosmique galactique, en provenance de la galaxie, et le rayonnement cosmique solaire, émis par le Soleil lui-même. Sidérite : météorite différenciée métallique. Supernova : explosion d’une étoile massive, en fin de vie. Trouvaille : météorite dont la date de chute est inconnue (par opposition à « chute »). Widmanstätten (figures de) : structure caractéristique de la plupart des météorites métalliques révélée par une attaque acide. Cette structure résulte de la séparation, lors de son refroidissement, d’un alliage de fer-nickel homogène à haute température en deux alliages contenant des proportions variables de nickel (environ 6  % pour la kamacite qui forme les bandes brillantes, plus de 15 % pour la taénite qui correspond aux régions plus sombres). Les abondances relatives des deux alliages dépendent de la teneur globale en nickel de la météorite.

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Bibliographie • Bayle L.-D., Zanda B. & Jambon A. (2012-2014). « Les météorites », Cahiers du Règne Minéral, n° 1, 2, 3 ; 82, 98, 66 p. • Carion A. (1997). Les météorites et leurs impacts. Masson, 222 p. • Gounelle M. (2009). Les météorites. PUF, Que sais-je ?, 127 p. • Gounelle M. (2013). Météorites, à la recherche de nos origines. Flammarion, 211 p. • Maurette M. (1994). Chasseur d’étoiles. Hachette, 171 p. • Pelé P. M. (2005). Les météorites de France, Guide pratique. Hermann, 336 p. • Zanda B. & Rotaru M. (1996). Les météorites. Bordas, MNHN, 128 p.

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Index conjonction planétaire 77 Courrières 75 cratère 28, 34, 35, 37 Barringer 28 Chicxulub 35 d’impact 29 Crime de l’Orient-Express 69 crise biologique 79 de biodiversité 68

A achondrites 43 AIDA 72 Alvarez 68, 80 Angers 76 Apocalypse 76 de Jean 76 Aristote 17 Armageddon 71, 78 astéroïde 22, 25, 30 astroblème 33 Avicenne 17

D danger 69, 70 dater la Terre 42 Daubrée 56 décès 70 diamant 51 différenciation 39, 53 diogénites 45 Draveil 59, 60, 61

B bactéries 67 Barringer 29 Bayeux 75 Berthelot 65 Bible 17 biodiversité 36 Biot 20 bolide 8, 34, 56, 58 Brack 67

E eau 54 égyptiens 17 ellipse de chute 10 Ensisheim 14, 19, 79 étoile filante 9 eucrite 44, 45 extinction 80

C cap York 47, 74 ceinture d’astéroïdes 21 charbon 65 Chassenon 31, 32 chasseurs de météorites 15 Chassigny 14, 57, 58 Chicxulub 68 Chladni 19 chondres 40, 44 chondrite 40, 41, 42, 50, 51 chute 11, 36 comète 22, 23, 64, 77 de Halley 75 Hale-Bopp 23 Tchourioumov-Guerassimenco 23 cône de percussion 33, 34 cônes de chutes 12

F fer 29, 39 France 14 FRIPON 61

G Genèse 73 géocroiseurs 71 Gilgamesh 73 Goethe 19

H harpon 73, 74 87

Terre de météorites

Hazen 50 howardites 45

I impact 40, 70 impactites 32 Inuits 73 iridium 35

oracle 79 orbite 24, 72 Orgueil 14, 51, 56, 65 origine de la vie 63, 65

P

Kimberley 30 Krasnoïarsk 55 Kraut 33

Pallas 50 pallasite 49, 52, 55 panspermie 64 Pasteur 65 peinture 72 péridotite 52 Pierre noire 73 pierres 39 politique 80

L

R

L’Aigle 7, 20 La Mecque 7, 73 Laplace 20 Lavoisier 18 limite Crétacé-Tertiaire 69 Lune 28, 45, 46

S

J Jupiter 27

K

M mages 77 manteau 53 terrestre 53 marcassite 16 Mars 16, 21, 58, 64, 67, 81 Meteor Crater 28 météore 8, 9 météorite 8 météoroïde 10, 11 Mexique 79 mixtes 43, 49 moissanite 51 Murchison 65, 66 mythes 73

N nickel 29

O olivine 53

Rochechouart 30, 31, 32, 33 Rois mages 77 Science participative 61 Sibérie 37 sidérite 43, 47, 74 Soleil 25, 26, 51, 56

T Tatahouine 67 Tcheliabinsk 38, 59 Terre primitive 53 Toungouska 37 Toutânkhamon 73 trou noir 37 trouvailles 11

V Vesta 45 vie 63, 65, 66, 68 Vigie-Ciel 62

W Widmannstätten 47, 48, 49, 55

Y Yarkovsky 25 Yucatan 34