La Formation des météorites :

Les météorites sont donc des cailloux qui viennent d’une région du système solaire ou une planète n’a pas pu se former. Mais cependant, des astéroïdes de toutes tailles se sont constitués, par accrétion de plus petits, pour former finalement les planètes. Certains ne sont pas parvenus à ce stade. Les moins importants, de petites masses, n’ont pas pu accumuler beaucoup de chaleur, et on conserve leur structure originelle. Directement, pour les plus petits, après fragmentation due à un choc pour les autres, ils ont produit des météorites qui viennent tomber sur Terre.

Certaines de ces météorites sont des pierres, simplement recouvertes d’une couche noirâtre et vitreuse produite par la fusion superficielle en traversant l’atmosphère de la Terre. Elles sont nommées aérolithes (nom masculin du grec Aero air, et lithos pierre). 

Les météorites sont en général des débris de comètes. Cette matière éjectée provient souvent des zones superficielles, mais des impacts violents ont pu casser l’astéroïde, mettre à nu le noyau. Ces objets, qui restent, sont alors des météorites et ont la même composition que le sol lunaire et martien.

Quand se sont formées les météorites :

Pour comprendre d’où les météorites viennent, il faut considérer la formation du système solaire, il y a 5 milliards d’années. Toutes les météorites se sont formées aux alentours de 4,3 à 4,8 milliards d’années et peut-être avant. 

Le processus d’accrétion, qui a formé les planètes à partir des poussières et de gaz du nuage primordial, n’a pas épuisé tous les petits corps qui circulaient autour du soleil. En particulier, au-delà de l’orbite de Mars, l’attraction de Jupiter était trop forte pour permettre à une grosse planète de se former, mais pas assez pour attirer à elle tous les blocs qui y circulaient. Il est alors reste, entre Mars et Jupiter, des millions si ce n’est pas des milliards de blocs de tailles diverses, et dont les orbites étaient de même nature que celle des planètes. Toutes à peu près dans le plan de l’écliptique, proches d’un cercle, et tournant dans le même sens que toutes les planètes. Ce sont les astéroïdes (du grec aster, astre, et Eidos, forme). On les a parfois nommées petites planètes. L’ensemble de ces objets situés entre Mars et Jupiter est nommé ceinture des astéroïdes.

Au fil des milliards d’années, les astéroïdes subissent des collisions, qui les fragmentent parfois.

Les chondrites sont les plus anciennes roches que les scientifiques aient touchées. La datation par isotopes radioactifs montre qu’elles ont plus de 4,5 milliards d’années, c’est-à-dire qu’elles datent d’avant la période de formation des planètes, quand le système solaire n’était encore qu’une nébuleuse, un disque de gaz et de poussière tournent en rotation. Leur âge et leur composition indiquent qu’elles sont constituées des matériaux primordiaux à partir desquels les planètes, les lunes, les astéroïdes et les comètes se sont assemblé. Les chondres se sont formées au cours d’évènements violents, quand les agrégats de poussière riches en silicates ont fondu et forme des gouttelettes. Ces dernières se sont rapidement solidifiées et agglomérées avec des poussières, des métaux et autres matériaux, formant des chondrites, qui ont poursuivi leur croissance et sont devenues des astéroïdes. Les collisions violentes entre astéroïdes ont entraîné une fragmentation, certains débris finissant par tomber sur Terre sous forme de météorites.

Etoiles filantes et leur origine.

Les étoiles filantes, en particulier les pluies d’étoiles filantes proviennent en général des comètes (mélange de glace et de silicates). En se sublimant, la glace des comètes libère les poussières qu’elle contient, et ces poussières s’échappent, car les comètes sont incapables de les retenir gravitationnellement. Elles constituent la queue de poussières. Elles continuent de tourner autour du Soleil, sur des orbites proches de celle de la comète. Lorsque la Terre vient traverser cette orbite, elle reçoit ces poussières sous la forme d’une pluie étoiles.

Les poussières sont souvent groupées en essaims, et lorsque la Terre rencontre un tel essaim, on assiste à la chute d’un grand nombre d’étoiles filantes en peu de temps. C’est ce qu’on appelle une pluie d’étoiles filantes. Ces pluies se produisent chaque année à date fixe, lorsque l’orbite de la Terre croise l’essaim.

Le point du ciel d’où semblent provenir les étoiles filantes se nomme le radian, et il se trouve forcément dans une constellation. On donne alors un nom à la pluie d’après la constellation dans laquelle se trouve le radian. Les plus spectaculaires sont les Perséides (dans le lion). À l’automne vers le mois d’août. Les corps plus gros, d’une fraction de gramme à quelques centimètres de grammes, brûlent partiellement, mais produit parfois une traînée persistante dans le ciel. Ils donnent de beaux spectacles, mais sont détruits dans leur chute.

Les corps de taille supérieure parviennent jusqu’ au sol, plus ou moins transformé. On peut les trouver, ce sont les météorites.

Pourquoi les météorites tombent-elles ?

La vitesse d’un météoroïde

La vitesse d’un météoroïde 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 ils subissent l’attraction. L’attraction terrestre agit sur la trajectoire du météoroïde, qui peut dès lors être seulement déviée ou encore traverser l’atmosphère terrestre si la grosseur est suffisante. (c’est alors seulement qu’on l’appelle météorite)

Un corps qui tourne autour du soleil ne peut pas se déplacer, au voisinage de la Terre, a plus de 42 km/s, sans quoi la gravité du Soleil ne pourrait plus le retenir, et il quitterait définitivement. Par conséquent, ces objets viennent frapper la Terre à une vitesse de 42 km/s. Mais la Terre elle-même se déplace sur son orbite à 30 km/s. Si la particule lui vient en face, elles se heurtent donc à une vitesse de 42 + 30 = 72 km/s, si au contraire elles vont dans le même sens que la Terre, la vitesse relative n’est que de 42 – 30 = 12 km/s.

L’entrée dans l’atmosphère

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

Les grosses météorites traversent l’atmosphère en conservant pratiquement leurs vitesses initiales (en général de l’ordre de 15 à 20 km/s) : le choc au sol conduit à la formation d’un cratère d’impact.

Le freinage aérodynamique

Freinage aérodynamique : la pression de l’air exercée sur la météorite, produit une force de freinage, suffisante pour arrêter les micrométéorites, qui tombent ensuite en vol plane. Pour l’objet assez gros, cette pression peut devenir supérieure à la force de cohésion de la météorite, qui éclate. Ceci ce produit bien plus facilement pour les météorites pierreuses (chondrites et achondrites), que les ferreuses (sidérites) dont la cohésion est plus importante.

Échauffement

Échauffement – dans l’espace, la température du cœur d’une météorite avoisine -243 °C. Au moment de son entrée dans l’atmosphère, elle est fortement chauffée : sa température de surface atteint très brutalement plusieurs milliers de degrés.

Deux cas se présentent : 

1/ Si la météorite est pierreuse, la conductibilité thermique est faible, et la chaleur n’aura pas le temps de gagner le cœur. Les silicates constituants sont réfractaires, et résistent à la chaleur.

2/ Si elle est métallique, le métal fond en surface, et s’évapore. L’évaporation produit un refroidissement, qui compense le chauffage de friction. Ainsi la température s’élève moins que celle d’un aérolithe.

La chaleur n’ayant pas le temps de se repartir, le gradient de température produit des tensions mécaniques énormes, qui amènent souvent l’éclatement de la météorite. Mais elles ne sont pas toutes égales devant ce phénomène : les pierres conduisent moins bien la chaleur que l’objet métallique, et leur cohésion est plus faible. Aussi, les pierres explosent entre 30 et 10 km d’altitude, alors que la fragmentation métallique est plus rare, et si elle se produit, ce sera en général à basse altitude.

Après la chute, la météorite est toujours aussi froide à l’intérieur, et se refroidit très vite en surface. Il peut arriver que de la glace se forme dessus, par condensation de la vapeur d’eau atmosphérique.

Dans leur traversée de l’atmosphère, les météorites perdent de la matière, on nomme ablation la perte de masse par la surface. On estime à 1 à 4 mm d’épaisseur par seconde.

Chutes des météorites

Environ 100 tonnes de matière extraterrestre frappent 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 80, on ramasse aussi de micrométéorites d’un millimètre, dont le nombre est évalué à 10 millions de milliards par an.

La terre reçoit chaque année de 10 à 100.000 tonnes de matériel météorique, principalement sous forme de micrométéorites de 100 micromètres de diamètre. Mais les gros objets, heureusement rares, amènent une masse individuelle très importante, et donc la masse moyenne sur une grande durée bien plus élevée.

La formation d’un cratère impacte

La météorite s’enfonce dans le sol, propageant devant elle une onde de choc d’une puissance considérable, et va comprimer et fondre en formant une cavité circulaire (Astroblème). Des éjectas de roches sont projetés dans l’atmosphère et retombent sous forme variée, ce sont des Tectites.

Malheureusement, les morceaux qui s’écrasent sur la Terre ne sont pas toujours petits. Certains peuvent avoir un diamètre de plusieurs kilomètres. Elles peuvent provoquer de nombreuses catastrophes naturelles comme : des raz- de-marée, des tremblements de terre, des incendies, l’amincissement de la couche d’ozone, le refroidissement du globe, la contamination de l’eau, de l’air et du sol. Les météorites contiennent des métaux toxiques comme le nickel, le chrome ou le cobalt. Ceux-ci contaminent l’environnement et y demeurent durant des années. Les vagues de chaleur causées par la météorite peuvent produire des réactions chimiques avec des gaz à effet de serre.

Bien que la probabilité annuelle que la Terre puisse être heurtée par un gros astéroïde ou un important météoroïde soit extrêmement faible. Mais les conséquences d’une telle collision seraient si catastrophiques qu’il serait prudent de se préparer à l’analyse de la menace et à tenter d’empêcher celle-ci. On estime que la fréquence d’impacts terrestres de la dimension de celle du K-T (extinction des dinosaures) est d’environ 1 chaque 50-100 millions d’années. En moyenne, par siècle, tome sur Terre un seul objet de 30 m de diamètre.

C’est le cas de la météorite de fer (Canon-Diabolo) d’environ 100.000 tonnes qui a forme le Meteor Carter (Barringer cratère) en Arizona il y a environ 50.000 ans.

La Terre, peu après sa formation, a subi le bombardement météorique comme les autres corps du système solaire. Mais son atmosphère, qui produit l’érosion, et la tectonique des plaques, on effacées les traces de ce bombardement. On trouve toutefois quelques cratères d’impact, mais qui sont forcéments récents. Mêmes parmi les cratères récents, ceux de moins de 100 mètres de diamètre sont totalement effacés en un million années d’érosion. Les traces de ces cratères visibles sur la Terre sont nommées astroblèmes.

Voici la liste de quelques cratères météoriques notables, toujours visibles.

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

L’extinction des dinosaures et de diverses espèces végétales (période du Crétacé et du Paléogène*) est due à la chute d’une immense météorite (CHICXULUB) de dix kilomètres de diamètre situé dans la péninsule du Yucatán au Mexique. Elle serait tombée sur la Terre, il y a 65 millions d’années. Mais une série d’importantes météorites ou astéroïdes se serait écrasée sur la Terre à l’époque du Jurassique et aurait détruit en majeure partie les dinosaures. (voir tableau ci-dessus)

*la plus ancienne période géologique du Cénozoïque.

Histoire

À le croisée des chemins entre l’astronomie et la géologie la science des météorites nous relie de manière presque physique voire magique avec l’univers entier.

Vieille de plusieurs milliers d’années d’histoire, l’astronomie est probablement une des plus anciennes des sciences naturelles, ses origines remontent au-delà de l’antiquité, dans les pratiques religieuses préhistoriques.

L’astronomie est la science de l’observation des astres et cherche à expliquer leur origine, leurs éventuelles évolutions et aussi influencé qu’ils ont sur la vie de tous les jours : marrée, crue du Nil, canicule, etc. Cette influence se manifeste par certains phénomènes exceptionnels (les éclipses, les comètes, les étoiles filantes, etc.). Qui pour certains étaient des évènements majeurs dans le rythme de vie de la communauté comme les saisons et pour d’autres la possibilité de mieux faire avancer les connaissances au niveau de la compréhension de l’univers céleste.

Les chutes de météorites ont peut-être été à l’origine du culte dans le temple d’Artémis à Éphèse, l’une des sept merveilles du monde antique, est probablement due à l’observation et à la récupération d’une météorite comprise par les contemporains comme étant tombée de terre de Jupiter, la divinité romaine. Il y a des rapports qu’une pierre sacrée a été consacrée au temple qui pourrait avoir été une météorite. Ces pierres célestes furent longtemps considérées comme des phénomènes météorologiques et appelées Pierre de tonnerres météoriques ou pierre de foudre. Au cours de XV siècle les savants s’y intéressèrent, mais les témoignages ne furent pas pris au sérieux, le phénomène étant considéré comme impossible et anticlérical.

Les plus anciens objets en fer connus, retrouvées dans un cimetière, sont neuf petites perles tubulaires martelées à partir de fer météorique. Ils ont été trouvés dans le nord de l’Égypte dans un cimetière le long du Nil et sont datés de 3 200 ans avant JC. Ainsi qu’un poignard forgé à partir de fer de météorites, qui a été trouvé dans la tombe du jeune pharaon Toutankhammon vieux de 3 300 ans.

Dans les années 1970, une météorite de pierre a été découverte lors de fouilles archéologiques à Danbury Iron. Age Hill en Angleterre. Il a été trouvé dépose à mi-chemin dans une fosse de l’ Âge du fer (vers 1200 avant JC). Comme il devait avoir été délibérément placé, cela pourrait indiquer l’une des premières découvertes humaines d’une météorite d’Europe.

Certains Amérindiens traitaient les météorites comme des objets cérémonials. En 1915, une météorite de fer de 61 kilogrammes a été trouvée dans un kyste de Sinua (vers 1200 après JC). Pres de Camp Verde, en Arizona, respectueusement enveloppé dans un tissu en plumes. Une petite Pallasite a été trouvée dans un pot en céramique dans une ancienne sépulture trouvée à Pojoaque Pueblo, au Nouveau-Mexique. Nininger en rapporte plusieurs autres, dans le sud-ouest des États-Unis et ailleurs, comme la découverte de perles de fer météorique amérindienne trouvée dans le tumulus de Hopwell et la découverte de la météorite Winona dans la crypte aux murs en pierre.

Les peuples autochtones appréciaient souvent les météorites fer-nickel comme source facile, quoique limitée, de fer métallique. Par exemple, les Inuits ont utilisé des puces de météorite du Cap York pour former des arêtes de coupe pour leurs outils et les pointes de lance.

Bien que l’utilisation du métal trouvé dans les météorites soit également enregistrée dans les mythes de nombreux pays et cultures ou la source céleste était souvent reconnue, la documentation scientifique n’a débuté qu’au cours des siècles derniers.

Chladni, le père de la science moderne des météorites

• 1794 – L’Allemand E. FL. Chladni émet l’hypothèse de l’origine des météorites
• 1803 – A la suite de la chute de météorites à l’Aigle (Orne) ; l’Académie des sciences admet l’origine cosmique des météorites.
• 1803 – Après l’averse de pierres de L’Aigle, l’Académie des sciences délègue une commission d’enquête dirigée par Jean Baptise Biot
• 1866 – L’Italien G. Schiaparelli établi que les essaims de météorites sont des débris de comètes.

Le physicien Allemand Ernst Flores Chladni fut le premier à publier en 1794 l’idée alors audacieuse que les météorites étaient des riches de l’espace. Sa brochure était « sur l’origine des masses de fer trouvées par Pallas et autres semblables et sur certains phénomènes naturels associés. En cela, il a compilé toutes les données disponibles sur plusieurs découvertes de météorites et a conclu que les chutes devaient avoir leur origine dans l’espace extra-atmosphérique. La communauté scientifique de l’époque a réagi avec résistance et moquerie. Il a fallu attendre presque dix ans avant que l’acceptation générale de l’origine des météorites soit réalisée grâce au travail du scientifique français Jean-Baptiste Biot et du chimiste britannique Edward Howard. L’étude de Biot, initiée par L’ Académie Française des sciences, a été interrompue par la chute de milliers de météorites en 1803, dans le ciel de l’Aigle en France.

L’étude des météorites

Depuis plusieurs années, un champ d’activité nouveau s’est ouvert pour tenter de comprendre l’origine, les lois et les conséquences des météorites. Ces activités ont mobilisé les efforts d’astronomes, de physiciens, de géochimistes, de géologues, de paléontologues, astronautes et autres savants.

Le résultat est d’ores et déjà une nouvelle histoire de la Terre ou les phénomènes internes tels que la tectonique des plaques et ses corollaires que sont le volcanisme et la formation de montagnes ne sont plus les seuls facteurs de transformation. Des ajouts extraterrestres, sous forme d’astéroïdes, de météorites ou de comètes ont aussi exercé leur influence sur le milieu terrestre, et on laisse leur trace et empreinte dans les roches de la surface du globe.

Les chutes remarquables de Météorites dans le monde

Une météorite est un condensé extraordinaire de notre histoire solaire. Certains grains sont directement issus de la Supernova, responsable de la condensation de la nébuleuse préscolaire. Il s’agit vraisemblablement de la matière la plus ancienne connue de notre système solaire.

Dater les météorites et leur altération

Lorsqu’ on observe une chute, on sait exactement la date d’arrivée sur Terre. Mais pour les trouvailles, il est plus difficile de savoir à quel moment elles sont arrivées. On peut pourtant y parvenir.

Certains atomes créés par les réactions de spallation (ANG. spall, produire des éclats) sont radioactifs, avec des périodes diverses. Si on trouve une météorite tombée dont on n’a pas observé la chute, on peut analyser les éléments radioactifs qui s’y trouvent. Les éléments formés par spallation, à longue période, n’ont pas eu beaucoup de temps pour se désintégrer. Ils restent donc dans la proportion pratiquement initiale. Cependant, les éléments à courte période se sont en grande partie désintégrés. Si ont établi des rapports entre divers éléments en fonction de leur période, on peut ainsi déterminer depuis combien de temps les réactions de spallation ont cessé, c’est-à-dire depuis combien de temps la météorite est protégée du rayonnement cosmique par l’atmosphère terrestre.

Ainsi, une météorite passe successivement par trois états :

• Lorsqu’elle est à l’intérieur de son corps parent, elle est protégée des rayons cosmiques par la croûte de l’objet
• Après fragmentation, elle est exposée au rayonnement cosmique spatial
• L’orsqu’ elle arrive sur Terre, elle se trouve protégée par l’atmosphère