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Météorites

Les météorites sont des objets naturels venant de l’espace et atteignant la Terre. Bien qu’elles aient été signalées dès l’Antiquité, la première des chutes de pierres bien observée, et dont il existe encore des échantillons, est celle qui est survenue le 16 novembre 1492, à Ensisheim en Alsace, mais l’origine extraterrestre des météorites n’a été acceptée par la communauté scientifique qu’en 1803 après l’averse de pierres de L’Aigle (Orne), où l’Académie des sciences délégua une commission d’enquête dirigée par Jean-Baptiste Biot.

L’étude des météorites présente un grand intérêt : jusqu’au vol Apollo-11, on ne connaissait pas d’autre matériau extraterrestre. Il existe dans le monde environ quarante tonnes de matériau provenant de chutes observées, une quantité très supérieure provenant d’échantillons ramassés sur Terre mais dont on ne connaît pas les circonstances de chute ; tous les ans, on recueille en moyenne les produits de quatre chutes nouvelles. Ces météorites semblent toutes très anciennes : elles se seraient formées il y a 4,55 milliards d’années (échantillons terrestres les plus anciens : 3,6 milliards d’années ; lunaires : 4,3 milliards d’années), et certaines ont peu évolué depuis cette époque reculée, apportant des données précieuses sur la composition du système solaire dans ses parties condensées. Malgré une histoire déjà compliquée, elles ont subi des transformations bien moins poussées que les roches terrestres soumises à plusieurs cycles sédimentaires et métamorphiques successifs.

Les pierres recueillies, relativement petites (de quelques centimètres cubes à un mètre cube pour la plupart), ont été extraites de leurs corps parentaux, probablement par des chocs, il y a plusieurs millions d’années ; depuis lors, elles ont été irradiées par le flux primaire du rayonnement cosmique galactique et forment ainsi de véritables « sondes spatiales ».

1. Circonstances de chutes

• Trajectoires

À leur arrivée dans l’atmosphère, les météorites s’échauffent en surface par frottement et ionisent l’air à leur passage, provoquant ainsi une traînée lumineuse. Le phénomène lumineux devient plus important à mesure que l’objet se rapproche ; il est accompagné d’un phénomène sonore qui peut ressembler à un coup de canon, et qui est lié à l’onde de choc formée à l’avant de la météorite. Cette onde de choc peut provoquer la rupture de la pierre en plusieurs morceaux, parfois en un très grand nombre (l’averse de Pułtusk en Pologne, en 1868, est estimée à cent mille morceaux, et 218 kg de pierres ont été recueillis). Les trajectoires de certaines météorites – Pribram (avr. 1959), Lost City (janv. 1970), Innisfree (févr. 1977)... – sont connues, car leur traînée lumineuse a été photographiée par au moins deux caméras, ce qui a permis de calculer leur orbite. Celles-ci sont elliptiques et les aphélies convergent dans la ceinture des astéroïdes à 4,1, 2,3 et 2,76 unités astronomiques. Les meilleures observations visuelles de chutes s’accordent aussi avec ces éléments orbitaux. Toutefois, certains auteurs n’éliminent pas l’hypothèse d’une origine lunaire ou martienne pour quelques achondrites, d’une origine cométaire pour les météorites carbonées (ainsi que pour beaucoup de météores ou étoiles filantes). Ces étoiles filantes sont des fragments de matière interplanétaire qui traversent l’atmosphère en se consumant entièrement. Les études photographiques ont montré que ces objets, dont la masse est fréquemment inférieure au gramme, ont le plus souvent une densité beaucoup plus faible que celle des météorites pierreuses.

• Cratères

On estime la vitesse d’entrée des météorites dans l’atmosphère à une ou deux dizaines de kilomètres par seconde ; la résistance de l’air freine les météorites, qui atteignent le sol avec une vitesse plus faible ; aussi les petites météorites ne laissent-elles pas une trace profonde dans le sol. Mais les très grosses météorites sont capables, en percutant la Terre, de creuser des cratères de grandes dimensions. Les phénomènes d’érosion modifient relativement vite les reliefs terrestres, de sorte que les cratères d’impact sont plus difficiles à reconnaître sur la Terre que sur la Lune. En dehors de leur forme en dépression circulaire, on reconnaît les structures d’impact au caractère fortement choqué des roches ayant reçu de tels projectiles. Le premier cratère d’impact reconnu est le cratère Barringer (Meteor Crater) de l’Arizona, découvert en 1871 et reconnu comme tel en 1905 par Daniel Moreau Barringer ; il a un diamètre de 1 200 m et une profondeur de 150 m, et la météorite, dite de Canyon Diablo, dont la chute lui a donné naissance, il y a 50 000 ans, devait peser près de deux millions de tonnes.

Sachant que les cratères lunaires sont presque tous des cratères d’impact et que la Terre et la Lune ont eu au début une histoire similaire, la recherche des cicatrices de cratères sur Terre a été fortement stimulée et facilitée l’étude des images prises à partir de stations orbitales, de navettes ou de satellites de télédétection. On soupçonne maintes dépressions sur les boucliers continentaux d’en être des vestiges. En 1994, près de quatre-vingts cratères météoritiques sur Terre étaient plus ou moins bien identifiés grâce à l’étude des roches choquées et parfois de matériel météoritique retrouvé sur place.

En France, la présence de roches fortement choquées et de brèches près de Rochechouart (Limousin) a permis de mettre en évidence la chute d’une grosse météorite tombée il y a environ 160 millions d’années.

Le dosage des éléments chimiques présents en traces dans ces roches montre des teneurs anormales comparativement à celles de la croûte terrestre – notamment pour les éléments de la famille du platine, comme l’iridium – et permet d’émettre des hypothèses sur la nature de la météorite tombée.

En 1980, la découverte de concentrations d’iridium de 20 à 160 fois supérieures aux doses normales – en dehors de tout cratère – dans une mince couche de sédiments marins datés de la limite Crétacé-Tertiaire (65 millions d’années), et cela en des régions aussi éloignées l’une de l’autre que l’Italie, le Danemark ou la Nouvelle-Zélande, a fait supposer la chute d’une énorme météorite. Celle-ci aurait tellement bouleversé les conditions climatiques de notre planète que certains chercheurs envisagent même qu’elle aurait provoqué, entre autres, la disparition des reptiles géants et des dinosaures. Ces modifications si importantes avaient conduit les géologues du XIXe siècle à y placer la limite entre les ères secondaire et tertiaire.

• Dimensions, abondance

La plus grosse météorite connue est une masse de ferro-nickel de soixante tonnes trouvée en 1920, près de Hoba (Sud-Ouest africain), et laissée sur place. Les plus petites pèsent moins d’un gramme, et on les trouve lors de leur recherche dans les sites d’averses météoritiques importantes. Il est évident que beaucoup de ces petits objets passent inaperçus. La Terre reçoit une quantité annuelle de poussières extraterrestres évaluée entre trente tonnes (estimation fondée sur les sphérules météoritiques recueillies dans les sédiments océaniques) et dix mille ou cent mille tonnes (mesures par stations orbitales ou satellites après correction).

Les statistiques montrent des variations de chute saisonnières et diurnes : on observe un maximum, d’une part, au début du printemps dans chaque hémisphère, d’autre part, dans l’après-midi de la journée.