Les météorites, ces pierres qui nous tombent du ciel

LES METEORITES, CES PIERRES QUI
NOUS TOMBENT DU CIEL

par Florence STIERMANN et Jérôme SCHWAB,
Elèves de Premières du Lycée Lambert de Mulhouse (Haut-Rhin)

Les chutes de météorites ont marqué le sol terrestre, mais elles ont aussi laissé une empreinte dans les esprits et nourri l'imaginaire, suscité maintes hypothèses quant à la provenance de ces mystérieux cailloux venus du ciel. De par leur origine, les météorites sont riches en informations sur la structure interne et l'évolution des planètes. Elles pourraient être la cause d'extinctions massives d'espèces anciennes, la plus célèbre étant celle des dinosaures, expliquer la formation de la lune ou encore l'axe de rotation de la Terre...

Quand et comment se sont formées les météorites ?

Comme tous les corps du système solaire, les météorites ont commencé à se former dans la nébuleuse primitive en même temps que le Soleil et les planètes, il y a 4,56 milliards d'années. Elles se sont agglomérées, formant des astéroïdes. Certains astéroïdes massifs ont connu une température suffisante pour fondre, ce qui a entraîné un processus de différenciation: le fer et le nickel, plus lourds, se sont rassemblés au cœur pour former le noyau, alors que les silicates se concentraient dans le manteau et la croûte de ces " petites planètes ". Leur faible masse ne retient pas les débris issus des chocs. De la matière est éjectée. Elle provient souvent des zones superficielles, mais des impacts violents ont pu casser l'astéroïde, mettre à nu le noyau ce qui allait devenir des météorites métalliques. Par ailleurs, certaines météorites ont la même composition que le sol lunaire ou martien ; et au début de l'année 1999, on avait recensé 13 météorites originaires de notre satellite et 13 probablement issues de la "Planète Rouge".

La classification On distingue deux grands groupes de météorites:

   * les Aérolites ou météorites pierreuses
   * les Sidérites ou météorites ferreuses
   * les Sidérolites ou météorites intermédiaires.

Les Aérolites

Les aérolites sont des météorites composées exclusivement ou en grande partie de silicates. Numériquement, c'est le groupe de météorites le plus important.
On distingue deux classes: les chondrites et les achondrites. Elles sont formées de chondres (d'où leur nom de chondrites) et de grains métalliques.

Le reste des pierres ne contient pas de chondres et sont appelées pour cette raison achondrites. Elles sont pauvres en métal. Leurs formes sont variées et la roche est toujours recouverte d'une fine pellicule (< 1cm) de verre noir dû à l'échauffement pendant la traversée de l'atmosphère.

Les Sidérites
Elles représentent 6% des chutes et sont constituées de fer et d'un pourcentage assez faible de nickel, accompagnés d'iridium, de chrome, de gallium, du carbone, de phosphore... Dans ce groupe, la classification est basée sur la teneur en nickel des minéraux. On distingue essentiellement:

   * les Hexaédrites contenant 5 à 6 % de Ni et formées d'hexaèdres de kamacites,
   * les Octaédrites, de 7 à 15 % de Ni et formées de kapacite et de taénite,
   * les Ataxites, à plus de 16 % de Ni.

Les Octaédrites

Ce sont les sidérites les plus nombreuses. La structure des sidérites comprenant en moyenne plus de 6% de nickel est: l'octaèdre. Lorsqu'on attaque une tranche polie d'octaédrite à l'acide on fait apparaître quatre systèmes de bandes de kamacite dévellopées parallèlement aux faces de l'octaèdre et bordées par la taénite. Cette texture particulière des octaédrites, appelée figure de Widmanstatten, s'explique bien par l'étude du refroidissement du système fer-nickel. Les figures de Widmanstatten sont donc des bandes qui se croisent suivant deux, trois ou plusieurs directions.

Les Sidérolites

Météorites différenciées, les sidérolithes représentent 2% des chutes totales. Elles sont riche en métal (ferro-nickel) et silicates (olivine).

Pourquoi les météorites tombent-elles ?

La vitesse maximale d'une météorite dans l'espace est de 42 km/s. Sa trajectoire est une parabole dont le sommet peut être sur l'orbite de la Terre ! Les météorites tombent car leur trajectoire au sein du système solaire les amène à proximité de la Terre dont elles subissent l'attraction. L'attraction terrestre agit sur la trajectoire du météoride, qui peut dès lors être seulement dévié ou encore traverser l'atmosphère terrestre si sa grosseur est suffisante (c'est alors qu'on l'appellera météorite); sinon elle brûlera (on l'appellera météore ou plus couramment " étoile filante ").

Chutes

Environ 100 tonnes de matière extraterrestre frappent la Terre chaque jour au sommet de l'atmosphère. La plupart sont vaporisées entre 100 et 20 km d'altitude. Quelques tonnes atteignent tout de même le sol. Les deux tiers plongent dans les océans, le reste est le plus souvent perdu. Depuis le début des années 1980, on ramasse aussi les micrométéorites, des grains de moins d'un millimètre de diamètre, dont le nombre est évalué à 10 millions de milliards par an.

L'entrée dans l'atmosphère terrestre

L'entrée dans l'atmosphère de la météorite provoque un échauffement considérable qui vaporise la partie externe de la météorite et la ralentie. Le fer présent sur la météorite se consume à plusieurs milliers de degrés et fait brûler sa surface. Il ne reste qu'environ 1/100 à 1/1000 de sa masse initiale. Les météorites d'une taille supérieure à une dizaine de mètres ne sont pratiquement pas ralenties et arrivent au sol avec une vitesse de plusieurs dizaines de kilomètres par seconde.

La formation d'un cratère d'impact

La météorite s'enfonce dans le sol, propageant devant elle une onde de choc d'une puissance considérable, et va comprimer et fondre les roches en formant une cavité circulaire. Des éjectas de roches sont projetées dans l'atmosphère et retombe sous forme vitrifiées, ce sont les TECTITES.

Où recueille-t-on les météorites ?

Lors de leur entrée atmosphérique, la surface en fusion des météorites se recouvre d'une fine couche sombre caractéristique. Les spécialistes parcourent en priorité les zones désertiques chaudes ou froides (Sahara, Australie, Etats-Unis, Antarctique, Groenland), là où elles se distinguent facilement des autres roches. On dénombre 64 météorites trouvées en France.

La surveillance spatiale

D'après les estimations actuelles, il y aurait près de 3000 astéroïdes et météorites entre 1 et 10 km de diamètre qui croisent systématiquement notre orbite. Avec environ 200 corps recensés, le taux de découverte n'est seulement que de 7 % ! L'Association SpaceGuard s'étend peu à peu à travers le monde. Sa mission est de coordonner au niveau international les travaux effectués sur la recherche d'astéroïdes et de météorites pouvant menacer notre civilisation.

Les probabilités d'impacts

Bien que les probabilités annuelles que la Terre puisse être heurtée par un gros astéroïde ou une importante météorite soient extrêmement faibles, les conséquences d'une telle collision seraient si catastrophiques qu'il serait prudent de se préparer à l'analyse de la menace et à empêcher celle-ci. On estime que la fréquence d'impacts terrestres de la dimension de celle du K-T (l'extinction des dinosaures) est d'environ 1 chaque 50-100 millions d'années.
Mais plus un corps est massif, plus il est rare, et plus sa probabilité de chute est faible. En moyenne, par siècle, tombe sur Terre un seul objet de 30 m de diamètre.
C'est le cas de la météorite de fer (Cañon-Diablo) d'environ 100 000 tonnes qui a formé le Meteor Crater (ou cratère Barringer) en Arizona il y a 50 000 ans.

Les chutes remarquables

La plus ancienne météorite recueillie pesait environ 127kg. Elle est tombée le 7 novembre 1492 près d'Ensisheim, en Alsace. Ces pierres célestes furent longtemps considérées comme des phénomènes météorologiques et appelées pierres de tonnerre, pierres météoritiques ou pierres de foudre. Au cours du XVème siècle, les savants s'y intéressèrent, mais les témoignages ne furent pas pris au sérieux, le phénomène étant considéré comme impossible. La plus grosse météorite retrouvée est celle de Hoba (Namibie,1920), dont la masse dépassait les 60 tonnes.

Les deux plus grandes météorites jamais tombées sur la Terre se seraient écrasées en France dans le Limousin : Le cratère de Rochechouart et celui de Bizaneuille sont le résultat leur fantastique impact, il y a 200 millions d'années.
Ces deux dernières et la météorite qui serait à l'origine de l'extinction des dinosaures font parties des cinq catastrophes à ampleur considérable, entraînant la disparition des familles et espèces.

Une météorite géante a-t-elle fait disparaître les dinosaures ?

L'hypothèse émise, est alors qu 'une série d 'importantes météorites ou astéroïdes se serait écrasée sur la Terre à l'époque du jurassique et aurait détruit en majeur parti les dinosaures.
Il est difficile d 'imaginer aujourd'hui les conséquences cataclysmiques de cette chaîne de météorites. En quelques minutes, un nuage de poussières s'est soulevé dans l'atmosphère, pendant plusieurs mois. Les rayons du soleil ont été arrêtés, plongeant la Terre dans l'obscurité. L'air est devenu quasi irrespirable et la vie impossible pour un grand nombre d 'animaux. Ce sont les perturbations de l'écosystème qui a entraîné la disparition d 'une grande partie des dinosaures.
Dans les météorites, la concentration d'iridium est d 'environ 50 000 fois plus forte que dans la croûte terrestre. D'où l'hypothèse: une de celles-ci aurait heurté la terre, il y a 65 millions d 'années. C'est la dernier grand cataclysme en date. L'extinction massive serait le résultat de l'impact d'une météorite de 10 kilomètres de diamètre situé dans la péninsule du Yucatàn au Mexique. Volatilisée dans les airs sous forme de poussière, en même temps qu 'une masse beaucoup plus importante de roches terrestres pulvérisées. Cette poussière aurait formé une sorte d'enveloppe autour de la Terre, avant de retomber pour donner la couche enrichie en iridium. La chute de cette météorite géante aurait provoqué une série de catastrophes écologiques sur la Terre entière. On en démontré une douzaine allant de gigantesques raz de marée et de vents atteignant 500 kilomètres/heure, à l'obscurcissement complet du ciel, en passant par un froid polaire généralisé, des pluies acides, la destructions de la couche d'ozone et la disparition quasi totale des forêts dans d'immenses incendies. L'évocation de cet enfer nous fait nous demander, non pas pourquoi tant d 'espèces ont disparu, mais comment certaines ont réussi a survivre !

A-t-elle été la cause de la mort des dinosaures ? Pour répondre à cette question, il faudrait d'abord répondre à celle-ci: la disparition des dinosaures s'est elle vraiment produite en moins de quelques années ou a-t-elle, au contraire, nécessité des milliers ou même des millions d'années, comme le soutient certains paléontologues ? Ces recherches plus poussées nous le diront peut-être un jour...
L' impactisme expliquerait-il l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre ou l'origine de la Lune ? Voici 4 milliards et demi d'années, les 9 planètes étaient déjà pour ainsi dire formées et parcouraient leur orbite respective, mais une grande quantité de "petites planètes vagabondes" ou "planétoïdes" voisinaient avec elles. Elles vont bombarder les planètes principales pour en accroître la masse, les échauffer, et parfois provoquer des phénomènes dont on retrouve encore la trace.
Parmi ces phénomènes, on peut citer l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre qui pourrait être liée à l'impact d'un énorme astéroïde dont la masse a été estimée au millième de celle de notre planète. Aujourd'hui encore, l'origine de la Lune reste mystérieuse. Parmi les hypothèses avancées, l'une des plus classiques s'appuie sur la capture, par l'attraction terrestre , de l'un de ces astéroïdes qui errait à travers le système solaire. Une autre approche datant de 1975, a été formulée par W.Cameron : la Terre aurait été percutée par une planète de la taille de Mars, l'énergie créée étant considérable. L'impact aurait projeté une traînée gazeuse, mélange de matériaux terrestres et extraterrestres qui , en se condensant rapidement, aurait formé notre satellite.

Météorites et autres planètes
La Terre n'a pas l'exclusivité de ce phénomène d'impactisme. Mercure, Vénus, Mars, ainsi que la plupart des satellites du système solaire en gardent encore des cicatrices. Le nombre de cratères d'impact y diffère selon la présence ou non d'une atmosphère protectrice et d'un éventuel renouvellement de la surface planétaire.

Bibliographie

   * Alain Carion (Les Météorites et leurs impacts chez Masson)
   * Magazine Minéraux et Fossiles

Sources photos

   * Alain Carion
   * Ca m'Intéresse
   * Le Muséum National d'Histoire Naturelle (Les météorites chez Bordas)
   * Sites internet divers

Remerciements à Zélimir GABELICA et Alain CARION