Météorite de Willamette.

Une météorite est un corps solide (rocheux ou ferreux) du milieu interplanétaire qui atteint la surface de la Terre ou d'un autre astre (planète,exoplanète, satellite naturel, astéroïde).

Les objets du système solaire pouvant devenir des météorites sont appelés météoroïdes (il s'agit essentiellement de fragments d'astéroïdes, ou rarement de la Lune ou de Mars).

Histoire de l'étude des météorites

Coupe d’une météorite à alliage de fer, figures de Widmanstätten apparentes.

Le concept de météorite n'apparaît réellement qu'à partir de 1803, date du rapport de Jean-Baptiste Biot, fait à la demande du MinistreChaptal, sur la météorite tombée à L'Aigle la même année. Auparavant, l’origine des météorites était débattue¹ :

• le médecin Joseph Izarn soutenait qu’elles étaient produites dans l’atmosphère,
• il était soutenu qu’elles étaient rejetées par les volcans,
• ou formées lors d'un orage par la foudre (Lavoisier 1772),
• l’origine extra-terrestre, déjà avancée par le physicien allemand Chladni dans son ouvrage Über den Ursprung der von Pallas gefundenen und anderer ihr ähnlichen Eisenmassen und über einige damit in Verbindung stehende Naturerscheinungen en 1794 (« Réflexions sur l’origine de différentes masses de fer natif, et notamment celle trouvée par Pallas, en Sibérie »).

L’étude scientifique des météorites a débuté avec le rapport de Biot à l'Académie des Sciences de Paris² et elle permet aujourd'hui de mieux connaitre les différents mécanismes de la formation du système solaire.

Il est notamment intéressant de constater que les différents minéraux présents dans une chondrite (issue d’un corps parent non différencié) sont identiques à ceux que l’on peut trouver sur une planète (corps différencié) comme la Terre. En effet, si l’on écrase un fragment de chondrite jusqu’à le réduire en poudre, puis si on approche un aimant afin de séparer les particules magnétiques de celles qui ne le sont pas, on obtient d’une part les particules de fer/nickel constituant le noyau d’une planète comme la Terre et d’autre part principalement des silicates identiques à ceux présents dans le manteau et la croûte terrestres. Cette petite expérience a conduit les scientifiques à approfondir le sujet et notamment à mieux expliquer le phénomène de différenciation dont il a été question plus haut.

Un autre exemple intéressant concerne une partie des chondrites dites carbonées, qui sont soupçonnées de provenir non pas d’astéroïdes mais de noyaux de comètes. Ces météorites contiennent des acides aminés qui sont les « briques » élémentaires de la vie et semblent confirmer (si leur origine est bien prouvée) que la Terre a régulièrement rencontré des comètes sur son chemin, qui pourraient être à l’origine de la vie sur notre planète.

Un dernier exemple pour finir, avec les rarissimes météorites martiennes et lunaires. Les premières permettent aux scientifiques de commencer à mieux connaitre la géologie martienne avant même que des échantillons n’aient été rapportés depuis cette planète, ce qui est possible grâce à des programmes de recherche terrestres tel qu’ANSMET. Les connaissances acquises grâce à ces très rares météorites pourront aider ces mêmes scientifiques dans leurs recherches lorsqu’ils disposeront enfin d’échantillons prélevés sur la planète rouge lors des missions prévues pour les années à venir. Quant aux météorites d’origine lunaire, elles donnent l’occasion aux scientifiques n’ayant pas à leur disposition des échantillons rapportés parles missions Apollo de travailler sur l’histoire de la formation de notre satellite.
Une hypothèse retenue de plus en plus sérieusement serait que la Lune proviendrait de la collision entre la Terre et un astre de la taille de Mars (appelé Théia), qui aurait arraché et projeté hors du manteau terrestre les fruits de cette rencontre. L’énergie phénoménale libérée lors de l’impact aurait permis aux éjectas de quitter la Terre, une bonne partie restant cependant en orbite autour de celle-ci et se réaccrétant pour former la Lune. Il s’agirait alors de la plus grosse météorite ayant jamais croisé la Terre, donnant naissance à notre satellite.

En quelques décennies, les analyses de plus en plus fines faites en laboratoire, les explorations spatiales et les observations astronomiques ont bouleversé notre connaissance du système solaire.

La datation des météorites est réalisée par radiochronologie (datation ²⁰⁷Pb - ²⁰⁶Pb) à l'aide de spectromètres de masse à ionisation secondaire ou de Spectromètres de masse à plasma³.

Impacts de météorites

Meteor Crater en Arizona.

La masse totale de matière interplanétaire balayée par la Terre est estimée à cent tonnes par jour⁴ ; cette matière est constituée essentiellement de poussières (moins de 0,1 mg), avec un nombre de corpuscules dépendant (approximativement) du logarithme de l’inverse de leur masse, avec un seuil d’environ 1×10^-16 kg, en dessous duquel il y a très peu de poussières. Le flux annuel demicrométéorites est estimé à environ 20 000 tonnes, celui de météorites de masse comprise entre 0,01 kg à 100 kg est évalué à 40 tonnes⁵.

La Terre rencontre plus de 2 000 à 5 000 météorites de plus d’un kilogramme par année, la plupart s’abimant dans l’océan⁶. Mais guère plus qu'une demi douzaine de chutes est effectivement "observée" chaque année⁷.

Lorsqu’elles pénètrent dans l’atmosphère, le frottement sur les particules la constituant entraine un violent échauffement et une émission de lumière, ce qui forme un météore ou étoile filante :

• Les poussières d’environ 1×10^-14 kg et moins sont volatilisées, mais pas détruites : les produits minéraux formés se condenseront et tomberont très lentement sur la surface terrestre ;
• les poussières de taille supérieure constituent les micrométéorites, une partie de leur matière ne sera pas volatilisée et tombera au sol comme des grains de sable ;
• en dessous d’une certaine taille (fonction inverse de la cohésion de leur matière constitutive) la plupart des météorites se désagrègent en blocs tout au long de leur traversée dans l’atmosphère, ce qui réduit le nombre des gros impacts sur la surface de la Terre : environ 500 pierres de la taille d’une balle de tennis atteignent ainsi le sol chaque année.

Des météorites plus massives, heureusement rares (l’histoire humaine écrite n’en relate que deux) peuvent créer d’importants cratères lors de leur impact sur le sol, ou des tsunamis en cas d’arrivée en mer.

L’énergie libérée lors de ces impacts peut entrainer, directement ou par des effets secondaires catastrophiques (par exemple : réactivation de volcans endormis, incendies généralisés, etc.), la dispersion d’une quantité considérable de particules dans l’atmosphère, suffisante pour modifier brutalement et durablement le climat sur l’ensemble de la Terre. Suivant la théorie de Luis Walter Alvarez, l’extinction des dinosaures, qui marque la fin du Crétacé, s’expliquerait (voir cratère) par les conséquences de l’impact d’une météorite.

Les astronomes ont dénombré 900 objets volants potentiellement « dangereux » dont le diamètre est compris entre 1 et 10 km. La plupart de ces corps se trouvent dans la ceinture d’astéroïdes, située entre Mars et Jupiter, qui contient des objets pouvant mesurer jusqu’à 1 000 km de diamètre. Actuellement, 70 « objets » pourraient nous rendre visite au cours du prochain siècle. S’ils sont tous d’une taille inférieure à 1 km, la chute d’un seul d’entre eux risquerait d’avoir des conséquences irrémédiables pour la planète. Ainsi, Apophis, un astéroïde de 270 mètres, pourrait percuter la Terre en 2036. La collision est quasi-impossible (la probabilité est de 1 pour 12 346 000) mais si elle avait lieu, elle libèrerait une puissance équivalente à 10 000 mégatonnes de TNT, soit toutes les armes nucléaires de la planète.

Classification des météorites

On n’a pas de preuve que certaines d’entre elles puissent être du matériel interplanétaire originel primaire. On pense plutôt généralement que les météorites sont des fragments libérés par impact entre des corps plus gros : les astéroïdes (certaines semblent même, à n’en pas douter, résulter d’impacts violents sur la Lune et sur Mars) ou encore libérés par désagrégation gravitationnelle des comètes lors de leur passage près du Soleil.

Chondrite ordinaire trouvée au Maroc.

On distingue deux types principaux de météorites suivant leur corps parent :

• Les chondrites qui proviennent de corps relativement petits (de diamètre inférieur à quelques dizaines de kilomètres) qui, trop petits, n’ont pas pu se différencier intérieurement depuis leur formation. Leur matériau constitutif s’est formé il y a 4,57 milliards d’années, en même temps que le système solaire. Les fragments de ces petits astéroïdes sont restés dans leur état originel et sont les parents de météorites essentiellement pierreuses, constitués d’un mélange de silicates et de métal (des alliages de fer et nickel). Ces météorites sont formées de chondres, des petites sphères millimétriques qui se sont formées dans la nébuleuse solaire, de grains de métal et de sulfure, et d’une matrice finement grenue qui cimente le tout. Occasionnellement, on trouve des inclusions minérales riches en calcium et en aluminium réfractaires (CAI pour Ca-Al-rich Inclusion) qui constituent les tout premiers solides condensés dans la nébuleuse solaire. Parmi les chondrites, on distingue, grossièrement selon la distance croissante entre le lieu de formation et le Soleil : les chondrites à enstatite, les chondrites ordinaires (79 % en masse), et les chondrites carbonées (5 %), qui renferment du carbone parfois sous forme organique (par exemple acides aminés). Plus rares sont les chondrites de Kakangari et de Rumuruti.
• Les « météorites différenciées », celles qui proviennent de corps parents beaucoup plus gros (de diamètres de plusieurs centaines de kilomètres) qui se sont différenciés, c’est-à-dire dont les corps parents ont eu une activité tectonique, comme notre Terre. Sous l’effet d’un réchauffement provoqué par la désintégration d’éléments instables, ces « embryons » de planètes naines ont fondu intérieurement et la matière qui les constitue s’est réorganisée : les éléments les plus lourds sont allés constituer des noyaux métalliques (comme sur Terre le Ni Fe) alors que les éléments les plus légers ont formé un manteau et une croûte rocheuse. Cette classe de météorites renferme les achondrites (8 %) (ayant pour origine la croûte des corps parents), les Fers (5 %) (ayant pour origine les noyaux des corps parents), et les pallasites formées. Ces dernières sont les plus visuelles.
  • Les « Fers » (anciennement appelés « Sidérites ») sont des météorites principalement constituées d’un alliage de fer et de nickel. Avec une densité voisine de 8, ce sont les météorites les plus denses. La plupart d’entre elles (octaédrites) présentent, si on les scie, polit et attaque à l’acide, des bandes entrecroisées caractéristiques appelées figures de Widmanstätten. Les hexaédrites et les ataxites sont respectivement trop pauvres et trop riches en nickel pour présenter ces structures, mais n’en sont pas moins extraterrestres.
  • Les « Achondrites », nous apportent des informations sur la formation et l’évolution des gros astéroïdes et des planètes. Les howardites, eucrites et diogénites (HED), les plus nombreuses, proviendraient de l’astéroïde Vesta (520 km de diamètre). Les shergottites, nakhlites, chassignites (SNC) auraient été arrachées de la surface de Mars lors d’impacts et seraient tombées sur Terre après un transit dans l’espace interplanétaire ; on connait de même des achondrites venues de la Lune. Aubrites, angrites, brachinites sont autant d’autres types d’achondrites. Les ureilites, winonaïtes, acapulcoïtes, lodranites proviendraient d’astéroïdes partiellement différenciés.

Mentionnons enfin des météorites mixtes (métal-pierre) : les pallasites (2 %) sont formées de cristaux d’olivine translucide enchâssés dans une matrice métallique, ce qui en fait les météorites les plus visuelles, et proviendraient de l’interface entre le noyau métallique et le manteau pierreux d’un astéroïde différencié, et les mésosidérites seraient issues d’un astéroïde détruit lors d’un impact dont des fragments du noyau et de la surface ont pu se mélanger.

• Enfin un troisième groupe de météorites, les « météorites non groupées », renferme un petit nombre d’autres météorites, ayant des caractéristiques chimiques particulières relativement aux membres des groupes principaux, appartiennent à des groupes ou sous-groupes additionnels.

Météorites remarquables

Détail de la météorite de Tamentit découverte auSahara en 1864 (exposée à Vulcania)

On distingue les météorites que l’on a vu tomber et que l’on a retrouvées peu après leur atterrissage : on les appelle des « chutes observées » ou plus simplement des « chutes », par opposition à celles que l’on a découvertes par hasard et que l’on appelle des « trouvailles ». La Meteoritical Society attribue un nom ou un numéro à chaque météorite. Il s’agit en général d’un nom géographique d’un lieu proche de l’endroit de la découverte.

En France, le 7 novembre 1492 est tombée en Alsace à Ensisheim une chondrite de 127 kg : la météorite d’Ensisheim, plus ancienne chute du monde datée précisément. Elle est aujourd’hui conservée au Palais de la Régence à Ensisheim et gardée par la confrérie St Georges des Gardiens de la Météorite d’Ensisheim, qui réunit chaque année, en juin, les passionnés de ces pierres célestes lors d’une bourse d’échanges remarquable⁸. Les collectionneurs et chasseurs de météorites du monde entier s’y retrouvent. Le 3 octobre 1815, la chute historique de la météorite de Chassigny (en) apporte le premier spécimen type d'un nouveau groupe de météorites, leschassignites (en). Elle contient des bulles de gaz dont la composition est différente de l'atmosphère martienne, suggérant que les chassignites cristallisent dans le manteau profond de Mars, à la différence des nakhlites (en)⁹.

Parmi les météorites remarquables tombées en France, on peut citer Orgueil, une météorite carbonée classée CI ; Ornans, une autre carbonée qui a donné son nom à une classe de météorites les CO ; L’Aigle, tombée le 26 avril 1803 en Normandie qui fit l’objet d’un rapport scientifique de Jean-Baptiste Biot de l’Académie des sciences. Plus de 2 000 individus (petites météorites) furent retrouvés dans les environs de la ville de L’Aigle.

La plus grande météorite à ce jour est la météorite d'Hoba découverte en 1920 en Namibie.

Le plus gros impact français a été identifié en 1967 entre les villes de Rochechouart en Haute-Vienne et de Chassenon en Charente. Le cratère d’environ 21 km de diamètre n’est plus identifiable, mais les roches fracturées par l’énergie de l’impact subsistent par endroits. Il ne reste plus de trace de la météorite qui s’est complètement désintégrée sous la violence du choc. Cet impact a eu lieu il y a environ 214 millions d’années.

En 1996, l'analyse par la NASA de la météorite ALH 84001 suggérerait la possibilité d'une vie sur Mars. A ce jour, cette question est encore ouverte¹⁰.

En 2005, la sonde Opportunity analysant géologiquement Mars, découvre la première météorite sur une autre planète, Heat Shield Rock (Meridiani Planum).

En 2011, l'analyse de chondrites carbonées révèlent des traces d'adénine et de guanine, bases constitutives de l'ADN¹¹, et renforce les observations selon lesquelles certaines météorites contiennent des molécules prébiotiques confinées qui seraient à l'origine de l'ensemencement de la terre⁵.

Fin 2011, il y a environ 41 600 météorites classifiées (nom officiel validé)¹² par la Meteoritical Society qui publie chaque année un catalogue des nouvelles météorites analysées, leMeteoritical Bulletin. Ce nombre augmente d’environ 1 500 chaque année.