LES METEORITES

La visite organisée par le club à l’exposition ‘Météorites’ le 11 février 18 a inspiré à Françoise L. l’article suivant :

Tombées sur terre, parfois discrètes, parfois destructrices, parfois, si elles ne sont pas trop grosses dans un trait de lumière (le météore) accompagné d’un grondement de tonnerre (celui-ci dû à une onde de choc à la vitesse d’une dizaine de km/sec, celui-là dû aux frottements intenses dans les couches atmosphériques) : ce sont les Météorites.

En arrivant, elles peuvent éclater, se vaporiser partiellement, fondre superficiellement (à cause d’une température dépassant 2000 °), ce qui les revêt d’une croûte noire plus ou moins vitreuse et brillante : c’est la croûte de fusion.

Chaque année, plus de 20 000 tonnes de matière météoritique entrent dans l’atmosphère terrestre. Ce sont surtout des poussières interplanétaires dont les plus grosses (environ 1 mm) constituent les étoiles filantes. On estime qu’il tombe seulement 5 tonnes par an de météorites dont la masse est supérieure à 1 kg, soit environ 5 000 météorites.

Les météorites sont très variées selon leur origine et leur formation : silicatées ou métalliques ou les deux. Elles peuvent être formées de CHONDRES (grains) – ce sont des CHONDRITES ou météorites indifférenciées – ou non – appelées ACHONDRITES ou météorites différenciées – composées essentiellement de Silicates.

LES METEORITES DIFFERENCIEES (LES ACHONDRITES)

Elles nous renseignent sur la formation du Système solaire, que l’on date de 4,57 Milliards d’années.

Provenant de corps rocheux issus de planètes (Mars…) ou de notre satellite, la Lune, ou d’Astéroïdes ayant eu une histoire géologique similaire à celle de la Terre primitive, c’est-à-dire ayant fondus peu après leur formation. Elles sont constituées de plusieurs couches de compositions distinctes sous l’effet de la gravité : minéraux lourds formant le noyau, minéraux silicatés riches en NA, AL, Ca, moins denses formant la croûte.

 

 

 

 

 

 

Le résidu riche en ferromagnésiens, olivines et pyroxènes forment le manteau. A la suite de chocs et de fragmentations, ces débris de planètes avortées ou astéroïdes sont formées de matières différenciées. Les perturbations exercées par le champ de gravité de Jupiter ont provoqué des collisions disruptives (éclatements) car beaucoup de ces astéroïdes proviennent de la « ceinture d’astéroïdes » située entre Mars et Jupiter.

 

Nous trouvons donc :

  • les météorites de fer*

Leur composition est un alliage de Fe, Ni ; appelées kamacite (6% de Ni) ou taénite (>15% de Ni).

On peut mettre en évidence ces cristallisations au moyen d’une attaque d’acide sur une surface polie, ce qui fait apparaître les « figures de Widmannstätten » (forme de lamelles).  

 

 

  • les pallasites

Ce sont des morceaux en limite du noyau et de la base du manteau ou peut être l’interpénétration d’une météorite ferreuse et d’une météorite riche en olivine. 

 

 

 

  • les eucrites

Ce sont des fragments de croûte ou de basalte épanché à la surface de l’astéroïde Vesta. On trouve aussi beaucoup de brèches.

 

Les débris d’astéroïdes que sont les météorites différenciées (métalliques ou silicatées) sont plus anciens. Ces météorites sont une importante source d’informations sur le système solaire (par ex la formation du noyau de la Terre), sur l’histoire des bombardements cosmiques et sur les tous premiers corps formés du Système Solaire dont elles sont issues.

Il faut mentionner que l’abondance relative de tous les éléments chimiques du tableau périodique de Mendeleïev présents dans les météorites de tous types ainsi que leur composition isotopique les rendent étonnamment comparables avec la Terre. Ceci implique donc qu’elles ont une origine commune (la nébuleuse solaire) et qu’elles ont une composition « proche » de celle du soleil.

 

LES METEORITES INDIFFERENCIEES (LES CHONDRITES)

Ces météorites dites aussi ‘chondrites primitives’ proviennent de corps qui ne sont pas différenciées : astéroïdes, noyaux de comètes, poussières… Elles sont essentiellement constituées de chondres (grains), agrégations de plusieurs types de particules, de poussières et, dans certains cas, des inclusions réfractaires riches en Ca, Al et Ti.

Ce sont des particules silicatées submillimétriques. Leur forme sphérique résulte de leur formation par cristallisation à partir de gouttes de silicate liquide en micro gravité sous l’action de forces de tension superficielle*. Elles n’ont pas connu de fusion intense car elles proviennent de corps formés tardivement ou trop petits pour avoir emmagasiné la chaleur nécessaire à cette fusion. Elles ont peu évolué chimiquement (d’où l’appellation ‘primitives’) et ont gardé la composition proche de celle du Soleil (mis à part les éléments volatils H, He mais aussi O, N et gaz rares).

Elles constituent notre principale source d’informations sur les conditions physico-chimiques de la genèse du Système solaire et notamment sur les matériaux à l’origine du Soleil et de son cortège planétaire (âge du Système solaire, grande variété chimique des planètes).

Certaines chondrites recèlent des grains formés au voisinage d’étoile, peut-être de supernova, avant même la formation du Soleil et qui ont hérité du nuage interstellaire à l’origine du Système solaire.

Les chondrites sont des matériaux très complexes. Que sont-ils ? Ils sont constitués principalement d’olivine et /ou de pyroxène, de verre, de métal, de sulfures. Les chondrites de type I sont réduites et plus pauvres en éléments volatils et en FeO mais contiennent du Fe. Les chondrites de type II oxydées, contiennent FeO et des sulfures de Fe et sont riches en éléments modérément volatils. On les répartit en 3 grandes classes :

 

  • Les chondrites ordinaires

Les plus courantes. Contiennent 10 à 15 % de matrice. 

 

  • Les chondrites carbonées

Contiennent plus de 30 % de matrice riche en matières carbonées. 

Chondrite carbonée. Météorite Orgueil tombée en 1864 en France. Sa composition chimique proche de celle du soleil viendrait d'une comète et en fait une des météorites les plus étudiées au monde.
Chondrite carbonée. Météorite Orgueil tombée en 1864 en France. Sa composition chimique proche de celle du soleil viendrait d’une comète et en fait une des météorites les plus étudiées au monde.

 

  • Les chondrites à enstatite

Ce sont des orthopyroxènes. Contiennent moins de 5% de matrice. Ce sont les plus réduits (sulfures).

Seules, les chondrites carbonées CI n’ont pas de composants de haute température autres que les grains solaires dissimulés dans la matrice qui les constitue à plus de 99 %. Bien que ne contenant pas de chondres et composées de matériaux très altérés, on pense qu’elles sont également les seules qui aient très précisément la même composition chimique que le Soleil c’est-à-dire du matériau ayant formé le Système solaire (aux éléments volatils près H He gaz rares). Elles deviennent une composition chimique de référence du Système solaire.

Les chondrites sont l’une de nos principales sources d’informations concernant la genèse et l’évolution du Système solaire et de la Terre. L’analyse des météorites ou roches lunaires au moyen des spectromètres de masse a permis de consolider l’âge probable de la terre estimé actuellement à 4,55 Milliards d’années (voir l’article l’échelle chronostratigraphique).

Elles recèlent encore de nombreuses informations à élucider et restent des objets de recherche de la science de demain.

 

* Le fer métallique n’existe pratiquement pas à l’état natif sur Terre. Avant l’invention de la métallurgie, le fer météoritique a été utilisé pour fabriquer des objets rituels, des armes ou des bijoux.

  • Toutankhamon a été inhumé avec une dague dont la lame est en fer météoritique.
  • Autre exemple : la météorite du cap York est une météorite de fer de groupe IIIAB ; divisée en plusieurs fragments, sa masse totale est estimée à 58,2 t. Elle est faite d’un alliage de fer météorique composé de 92 % de fer et de 8 % de nickel, avec des traces de germanium, gallium et iridium. À l’origine, trois masses de fer appartenant à la météorite sont connues des Inuits qui, pendant plusieurs siècles, les utilisent comme source de métal pour leurs outils et leurs harpons. Elles sont localisées en 1894 par l’explorateur américain Robert Peary qui les transporte aux USA. Le fragment principal, Ahnighito (la Tente), pesant 31 tonnes, est visible à l’American Museum of Natural History de New York.

 

** La tension superficielle, est une force qui existe au niveau de toute interface entre 2 milieux différents (entre un solide et un liquide ou un gaz, entre 2 liquides non miscibles. Elle est généralement appelée la tension inter-faciale.

Françoise Larvor, mai 2018

 

Bibliographie :

  • Les Cahiers du Règne Minéral N°1, 2012
  • Les Cahiers du Règne Minéral N°3, 2013
  • Les Cahiers du Règne Minéral N°4, 2014
  • Les photos – sauf avis contraire – ont été prises à l’exposition Météorites du MNHN par Monique et Jacques et les légendes sont inspirées des cartels qui accompagnent les objets.