METEORITES Lydie BONAL et Eric QUIRICO Ins9tut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble - Institut de Planétologie et ...
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METEORITES
Lydie BONAL et Eric QUIRICO
Ins9tut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble
METEORITES 1. Qu’est-ce que c’est? quelques défini9ons 2. Flux de ma9ère extraterrestre sur Terre 3. Recherche de météorites dans le désert 4. Origine des météorites 5. Classifica9on des météorites 6. Les chondrites: qu’est-ce que c’est? 7. Ma9ère extraterrestre disponible en laboratoire: pas uniquement des météorites 8. Météorites et autre ma9ère extraterrestre: des objets scien9fiques
METEORES - METEORITES Perseids – meteor shower (2016)
14 Novembre 2017 - Dolomite
31 Octobre 2017
METEORE = phénomène lumineux provoqué
par le passage dans l’atmosphère d’un corps
solide venant de l’espace
METEORES – METEORITES (chutes)
Tagish Lake: 18 janvier 2000
Suber’s Mill: 22 avril 2012
Masse totale retrouvée: 993 g (90 fragments)
Plusieurs centaines de
fragments ayant résidés +/- METEORITE = objet naturel d’origine
longtemps dans la glace
mt ~10 kg extraterrestre, ayant survécu au passage dans
l’atmosphère
CHUTE = désigne à la fois le fait de tomber pour une météorite et, par extension, une
météorite que l’on a vue tomber.
TROUVAILLE = météorite trouvée sans que sa chute n’ait été observée
à météorites typiquement trouvées lors de collectes systéma9ques dans les déserts froids et chauds
ANSMET scien-sts - blue ice fields of Antarc-ca Meteorite found in the Oman desert
CHELYABINSK: chute observée le 15 fév. 2013 en Oural
- passage abendu de l'astéroïde géocroiseur 2012 DA14 (20 x 40 m) dans la soirée du 15 février 2013
- Arrivée inabendue de la météorite de Chelyabinsk qui entre et explose dans l'atmosphère terrestre
à plusieurs kilomètres d'al9tude, provoquant ainsi une pluie de météorites et une onde de choc
engendrant de nombreux dégâts matériels
∅ = 15-17 m, m = 7 000-10 000 t
CHELYABINSK: chute observée le 15 fév. 2013 en Oural
Un des plus gros fragments retrouvés: 570 kg (mt = 1t)
HOBA: trouvée par un paysan
Hoba meteorite - Groooontein, Namibia – 60t – trouvée en 1920
HOBA
Hoba meteorite - Groooontein, Namibia – 60t – trouvée en 1920
CAMPO DEL CIELO: trouvaille
Où? sur plusieurs dizaines de km² en
Argen9ne
Quand? Il y a 4000 ou 5000 ans
Découverte? à par9r de 1576
Nom Masse (t.) Date de découverte
El Meson de Fierro, ou
>15 1576
Otumpa (disparue)
Runa Pocito, ou Otumpa >0,8 1803
El Toba 4,21 1923
El Hacha 0,025 1924
El Mocovi 0,732 1925
El Tonocote 0,85 1931
El Abipon 0,46 1936
El Mataco 1 1937
El Taco 2 1962
La Perdida 1,53 1967
Las Viboras 3,12 1967
8020 kg
1969 (extraite en
El Chaco 37
1980)
Tañigó II (disparue) >10 1997
La Sopresa 15 2005
El Wichí, ou Meteorito
7,85 2006
San9agueño
Non nommée ~30 2016CAPE YORK: connue des Inuits – échangée contre un fusil… Name Weight Found Place
1. Ahnighito 31 tons 1984-1897 Meteorite Island
76°04'N - 64°58'W
2. Woman 3 tons 1984-1897 Saveruluk
76°09'N - 64°56'W
3. Dog 400 kg 1984-1897 Saveruluk
76°09'N - 64°56'W
4. Savik I 3.4 tons 1913 Savequarfik
76°08'N - 64°36'W
5. Savik II 7.8 kg 1961 Savequarfik
76°08'N - 64°36'W
6. Agpalilik about 15 1963 Agpalilik
tons 76°09'N - 65°10'W
American Museum of Natural History (New York)WILLAMETTE Trouvée en 1902 en Oregon – 15.5t
METEORITES: quelques grosses et aussi beaucoup de plus peZtes
Alby-sur-Chéran (2002)METEORITES: quelques informaZons - Les météorites sont trouvées à différents endroits du globe - En terme d’aspect général, les météorites apparaissent sombres avec une texture parfois très irrégulière mais ont tendance à être arrondies - Les météorites ont des tailles variables - Dans l’atmosphère, les météorites peuvent se fragmenter et être ensuite distribuées au sol de façon non aléatoire
PETITS CORPS: tombent-ils souvent sur Terre?
PETITS CORPS: tombent-ils souvent sur Terre?
Near Earth Objects Program (h>ps://cneos.jpl.nasa.gov/ca/) = programme de surveillance des objets
extraterrestres qui pourraient entrer en collision avec la Terre = géocroiseurs
ß le plus proche (0.54 millions de km), 23m
max. de diamètre
ß le plus gros à 29 millions de km
NEO scrutés en permanence afin d'affiner leurs trajectoires orbitales et de calculer la
probabilité qu'ils ont de heurter la Terre
Scrutés lorsque cela est possible (leur faible taille et donc leur faible luminosité rend parfois
impossible leur suivi)PETITS CORPS: tombent-ils souvent sur Terre?
Near Earth Objects Program (h>ps://cneos.jpl.nasa.gov/ca/ ) = programme de surveillance des objets
extraterrestres qui pourraient entrer en collision avec la Terre = géocroiseurs
ß le plus proche (0.54 millions de km), 23m
max. de diamètre
ß le plus gros à 29 millions de km
NEO scrutés en permanence afin d'affiner leurs trajectoires orbitales et de calculer la
probabilité qu'ils ont de heurter la Terre
Scrutés lorsque cela est possible (leur faible taille et donc leur faible luminosité rend parfois
impossible leur suivi)DESERTS: premier réservoir de météorites
97% météorites = trouvailles (25% déserts chauds; 72% Antarc9que)
Great Basin
Sahara
Nefud &
Rub' al khali
Great Victoria
Atacama
Antarc9ca
- USA : 115 met >10g/km2/Myr sur une période de 16 000 ans (Zolensky et al. 1990)
- Sahara : 95 met >10g /km2/Myr sur une période de 100 000 ans (Bland et al.2000)METEORITES: quelques-unes trouvées en Rhône-Alpes!
NOMBRE DE CHUTES EN FRANCE: biais sociologique
64 9
à d’où l’importance des collectes et survey systéma9quesMETEORITES: quelques informaZons - Les météorites sont trouvées à différents endroits du globe - En terme d’aspect général, les météorites apparaissent sombres avec une texture parfois très irrégulière mais souvent très arrondies - Les météorites ont des tailles variables - Dans l’atmosphère, les météorites peuvent se fragmenter et être ensuite distribuées au sol de façon non aléatoire
LES METEORITES: survivent à la traversée de l’atmosphère
croûte de fusion (fric9on atmosphérique)
- lourde (chondrite et fer)
- croûte de fusion
- magnéZqueSIGNE DISTINCTIF: croûte de fusion, mais qui s’altère…
Enfouissement progressif
Formes apla9es par l’érosion éolienne22 ka 670 ka Modification terrestre des météorites
CROUTES DE FUSION: plus ou moins altérées, mais toujours constrastées avec l’intérieur
ASPECT EXTERIEUR DES METEORITES: croûte de fusion + regmaglyptes 8020 kg
ASPECT EXTERIEUR DES METEORITES: croûte de fusion + regmaglyptes
8020 kg
Regmaglyptes: dépressions ressemblant à des traces de doigts en surface des
météorites, produites lors de la traversée de l’atmosphèreASPECT EXTERIEUR DES METEORITES: parfois un “rollover lip”
METEORITES: quelques informaZons - Les météorites sont trouvées à différents endroits du globe - En terme d’aspect général, les météorites apparaissent sombres avec une texture parfois très irrégulière mais souvent très arrondies - Les météorites ont des tailles variables - Dans l’atmosphère, les météorites peuvent se fragmenter et être ensuite distribuées au sol de façon non aléatoire
L’ATMOSPHERE TERRESTRE: une couche protectrice C'est dans la mésosphère que les corps étrangers (météorites, vaisseaux spa9aux) entrant dans l'atmosphère commencent à s'échauffer. Ces objets descendent à grande vitesse dans l'atmosphère et à par9r de la mésosphère, le frobement des molécules d'air sur l'objet fournit beaucoup de chaleur, car la densité de ces molécules devient non négligeable. D'une manière générale, la mésosphère est une zone de transi9on entre l'environnement spa9al, où évoluent les satellites, et l'environnement atmosphé- rique classique.
En fonc9on de la masse ini9ale, objets:
- complètement désintégrés au cours de la traversée de l’atmosphère
- efficacement ralen9s et qui peuvent être collectés
- formant un cratère d’impact, objet le plus souvent vaporisésCas n° 1. Météorite « moyenne »: 10 cm, masse de 3 kg, volume 10-3 m3 (1 dm3), surface de 6.10-2 m2 (600 cm2). à frottements et chauffage induit vaporisent la surface sur qq cm d’épaisseur à la météorite, souvent, se casse à frottements et chauffage ralentissent la météorite jusqu'à environ 200 km/h (la vitesse d'équilibre de chute d'un corps dans l'air à P =1atm) à seule sa périphérie sera vaporisée. Son cœur n'aura pas le temps de chauffer, restera froid et arrivera intact jusqu'au sol Cas n° 2. Météorite « petite »: moins de quelques cm de rayon à entièrement vaporisée par la chaleur dégagée par le frottement atmosphérique, avant d'atteindre cette vitesse d'équilibre à chute d'une étoile filante, mais rien n'arrivera jusqu'au sol. Cas n° 3. « Grosse » météorite: 1 km de rayon (cas1 x 104), volume de 109 m3 (cas1 x 1012) et surface de 6.106 m2 (cas1x 108) à Ec au sommet de l'atmosphère α masse: pour ralentir cette météorite, le frottement devrait produire une E 1012 fois + forte, or le frottement s'effectue sur S seulement 108 fois + grande. Chaque unité de surface aurait donc à évacuer/absorber 104 fois plus d‘E, ce qu'elle n'arrivera pas à faire avant que la météorite arrive au sol. à La surface de cette météorite chauffera énormément, mais n'arrivera cependant pas à évacuer toute son énergie, ni à vaporiser plus qu'une infime proportion de la météorite; le ralentissement sera très faible. à La météorite arrivera au sol à grande vitesse, plusieurs km/s. Toute son Ec sera instantanément transformée en chaleur et en surpression: la météorite sera complètement vaporisée. à Dans le cas d'une météorite de 1000 m de diamètre, en plus de sa vaporisation totale, le choc créera un cratère de 20 km de diamètre et de 2 km de profondeur.
CRATERE D’IMPACT
METEORITES 1. Qu’est-ce que c’est? quelques défini9ons 2. Flux de ma9ère extraterrestre sur Terre 3. Recherche de météorites dans le désert 4. Origine des météorites 5. Classifica9on des météorites 6. Les chondrites: qu’est-ce que c’est? 7. Ma9ère extraterrestre disponible en laboratoire: pas uniquement des météorites 8. Météorites et autre ma9ère extraterrestre: des objets scien9fiques
Flux actuel de météorites sur Terre (< 100 ans)
à recensement des météores via des réseaux de caméras
83 met >10g /km2/Myr (réseau Canadien de caméras, de 1974 à 1985 -
Halliday et al., 1989)Flux passé de météorites sur Terre (période de plusieurs milliers d’années)
Es9ma9on âge
collec9ons de terrestre (noyaux
météorites cosmogéniques)Flux de ma9ère extraterrestre sur Terre
Plusieurs milliers de tonnes de
ma9ère extraterrestre/an!!
5000 tonnes/an 5 tonnes/an
Hutzler PhD (2015)Flux de météorites : combien en tombe-t-il ?
~ 3000 météorites > 1 kg par an sur Terre
⇒ Une météorite de 1 kg pour 1 km2
… tous les 2 millions d’années !
Il tombe plus de petites que de grosses
6 fois plus si on prend les météorites > 100 g
6 fois moins si on prend les météorites > 10 kg
40 fois moins si on prend les météorites > 100 kg
à Flux qui a pu varier dans le temps en intensité et composi9onMETEORITES 1. Qu’est-ce que c’est? quelques défini9ons 2. Flux de ma9ère extraterrestre sur Terre 3. Recherche de météorites dans le désert 4. Origine des météorites 5. Classifica9on des météorites 6. Les chondrites: qu’est-ce que c’est? 7. Ma9ère extraterrestre disponible en laboratoire: pas uniquement des météorites 8. Météorites et autre ma9ère extraterrestre: des objets scien9fiques
COLLECTE DANS LE DESERT DE L’ATACAMA
)
n
basin
aride depuis 35 Ma
ndea
(Prea
South
omeyko range)
America
hyper-aride depuis 25 Ma
24°S
El Médano Dunai et al. 2005
Costal range
Pacific Ocean
Altiplano
Preandean range (D
à moins de 1 mm d’eau/an dans certaines zones
Argentina
epression
San Juan
nge)
à le désert le plus sec au monde
ndean ra
26°S
Central d
des
à Humidité rela9ve: 20% en moyenne, jusqu’à
astern A
High AnDésert du Sahara: sec mais tout de même ~100 mm pluie/an, ac9vités humaines et « vie animale»…
RECHERCHE SYSTEMATIQUE
5-8 mSurface variable à pe9te échelle
Aspect général de la surface
METEORITES 1. Qu’est-ce que c’est? quelques défini9ons 2. Flux de ma9ère extraterrestre sur Terre 3. Recherche de météorites dans le désert 4. Origine des météorites 5. Classifica9on des météorites 6. Les chondrites: qu’est-ce que c’est? 7. Ma9ère extraterrestre disponible en laboratoire: pas uniquement des météorites 8. Météorites et autre ma9ère extraterrestre: des objets scien9fiques
METEORITES: maZère extraterrestre, mais d’où viennent-elles?
METEORITES: maZère extraterrestre, mais d’où viennent-elles?
ASTEROÏDES: source la plus importante de ma9ère extraterrestre sur Terre
(> 57 000 objets)
MARS: 200 objets répertoriés (< 1 %)
LUNE: 325 objets répertoriés (< 1 %)METEORITES LUNAIRES
METEORITES LUNAIRES
> 300 météorites
~ 48kg
60 sites
382 kgMETEORITES MARTIENNES “SNC”
1 mm 1 mm
ShergoŠtes (163): Nakhlites (19): roches basali9ques riches en augite (px)
- roches basal9ques (px, olivine…) Formées à la surface (ou proche de)
- 575-165 millions d’années ~1.3 milliards d’années
+15 non SNC
VIE? NON! 200 nm
Chassignites (3): Ol principalement – connexion avec ALH 84001 (1): Orthopyroxene + carbonates!
les N? ~1.3 milliards d’annéesDE MARS? Vraiment?
- minéralogiquement, chimiquement et isotopiquement différentes des autres météorites
- issues d’un corps silicaté possédant un magma9sme encore ac9f il y a 1.3 milliards d’années
- Lune/Mercure: volcanisme éteint depuis 3 Ga
- astéroïdes: volcanisme éteint depuis 4.4 Ga
- Vénus: volcanisme mais forte gravité superficielle – pas d’éjec9on sur la bonne orbite
- Io: volcanisme mais gravité de Jupiter
De l’atmosphère marZenne piégée dans
EETA 79001.
D’après Bogard et Johnson (1983)VOYAGE PLUS OU MOINS LONG ENTRE MARS ET LA TERRE
LA GRANDE MAJORITE DES METEORITES SONT ASTEROIDALES
DIVERSITE PHYSIQUE DES ASTEROIDES
DIVERSITE COMPOSITIONNELLE DES ASTEROIDES
DIVERSITE COMPOSITIONNELLE DES METEORITES
LA DIFFERENCIATION: un processus clé DIFFERENCIATION = sépara9on en plusieurs phases physiquement et chimiquement dis9nctes d’un composé ini9alement homogène
CLASSIFICATION DES METEORITES: différenciée ou non?
non différenciées différenciées
astéroïdales
Lune + Mars
astéroïdalesDIFFERENCIEE OU NON DIFFERENCIEE? Météorite 1 Météorite 2 Météorite 3
METEORITES: problémaZques
A 77005
Météorites marZennes et lunaires
Dhofar 025
Nuage présolaire nébuleuse accré9on évolu9on ultérieure
Météorites différenciées
Astéroïdes, comètes, météorites
non différenciées...
objets « primiZfs »METEORITES NON DIFFERENCIEES: les plus fréquentes
Météorites lunaires
Météorites
mar9ennes
14%
Météorites astéroïdales
86% différenciées
Météorites
astéroïdales:
non différenciéesMETEORITES 1. Qu’est-ce que c’est? quelques défini9ons 2. Flux de ma9ère extraterrestre sur Terre 3. Recherche de météorites dans le désert 4. Origine des météorites 5. Classifica9on des météorites 6. Les chondrites: qu’est-ce que c’est? 7. Ma9ère extraterrestre disponible en laboratoire: pas uniquement des météorites 8. Météorites et autre ma9ère extraterrestre: des objets scien9fiques
METEORITES NON DIFFERENCIEES: les chondrites
Météorites n’ayant pas subi de processus de différenciaZon
composi9ons + condi9ons physico-chimiques du système solaire jeune en
mémoire
à « fossiles » du système solaire jeune
Murchison
Renazzo
AllendeImages op9ques en lumières réfléchie dim. max ~1.5 cm
CHONDRITES: qu’est ce que c’est? roches riches en chondres!
~200µm
Vue au microscope op9que – lumière Vue en relief des chondres par microscopie à
réfléchie (Semarkona LL3.0) balayage électronique (Forest Vale H4)
CHONDRES = structures inconnues sur Terre, par9cules
sphériques cristallisées à par9r de liquides silicatés (cristallisa9on
en apesanteur)
à diamètre moyen et abondance variables entre groupes de chondritesCHONDRES: différentes textures
1.35mm
PO PO PO-RP
Billes silicatées:
olivine et pyroxène
PP POP PP
BO BO RPCHONDRITES = CHONDRES + INCLUSIONS RÉFRACTAIRES +…
Allende
Minéraux riches en Ca et Al
Corindon Al2O3
Hibonite CaAl12O19
Perovskite CaTiO3
Melilite CaAl2SiO7
Acfer 094
Spinel MgAlO4
Objets formés à chaud.
Premiers (plus vieux
datés en tout cas)
condensats?
Hibonite, perovskite, melilite,
spinel, diopside, anorthite,De la matrice entre chondres et inclusions
Vue au microscope op9que – lumière réfléchie
(Semarkona LL3.0) – matrice = opaqueDes chondres, de la matrice, et des inclusions réfractaires et du métal
Croûte terrestre: 2.7-2.9
à densité - Fe/Ni alliages
à aimantée - Sulfures
- Phases exo9ques de haute pressionChondrites = des
chondres, de la
matrice, des
inclusions
réfractaires et du
métalDIFFERENTS TYPES DE CHONDRITES
MATIERE ORGANIQUE DANS LES METEORITES: en quelle quanZté? Cebe ma9ère organique est présente sous une frac9on soluble dans les solvants usuels et une frac9on insoluble, qui représente de 75 à 95 % de la masse totale de ma9ère organique
CHONDRITES = DES ROCHES CARBONÉES
MATIERE ORGANIQUE
dite « soluble » dite « insoluble »
Acides aminés
Hydrocarbures aroma-ques
Acides carboxyliques
Hétérocycles azotés et amides Murchison: C100H71N3O12S2
Tagish Lake: C100H46N10O15S4.5METEORITES 1. Qu’est-ce que c’est? quelques défini9ons 2. Flux de ma9ère extraterrestre sur Terre 3. Recherche de météorites dans le désert 4. Origine des météorites 5. Classifica9on des météorites 6. Les chondrites: qu’est-ce que c’est? 7. Ma9ère extraterrestre disponible en laboratoire: pas uniquement des météorites 8. Météorites et autre ma9ère extraterrestre: des objets scien9fiques
Cosmomatériaux: une collec9on grandissante!
à Collectés à la surface terrestre
à Collectés dans l’atmosphère terrestre
à Collectés “à la source” (astéroïde – comète) et ramenés sur TerreLES COSMOMATERIAUX collectés sur Terre
METEORITES MICRO-METEORITES
INTERPLANETARY DUST PARTICLES
Le ER-2 de la Nasa, dérivé du U2, l'avion stratosphérique
de reconnaissance militaire, conçu dans les années 1950
et qui vole toujours. © Nasa Dryden Research Center
Photo Collec9on/ Jim RossCosmomatériaux: une collec9on grandissante!
à Collectés à la surface terrestre
à Collectés dans l’atmosphère terrestre
à Collectés “à la source” (astéroïde – comète) et ramenés sur TerreMission STARDUST = grains de la comète Wild 2 (2006) collec8on « à la source »
Mission STARDUST = système de collecte
Grains cométaires piégés dans de l’aérogel
Grains Stardust = les seuls
échan9llons d’origine cométaire
avéréecollec8on « à la source » Mission HAYABUSA: astéroïde Itokawa
collec8on « à la source » Mission HAYABUSA: astéroïde Itokawa
Départ: sept. 2005
Retour: juin 2010HAYABUSA: retour d’échanZllons astéroïdaux
Retour sur Terre (après 7 ans dans l’espace):
13 juin 2010
aberrissage en douceur à l'endroit prévu:
vaste zone militaire de Woomera (Grand
désert Victoria, Australie Méridionale)
après de nombreux doutes:
Oui, retour d’échan9llons!EchanZllons de l’astéroïde ITOKAWA
EchanZllons de l’astéroïde HAYABUSA
1 grain astéroïdal “Hayabusa”
taille = 30 µmMISSIONS SPATIALES EN COURS AVEC RETOUR D’ECHANTILLONS
HAYABUSA 2 (retour en déc. 2020)
à Astéroïde de type C
- lancement en Sept. 2016 pour une arrivée en Oct. 2018 sur
l’astéroïde 1999 RQ36 (astéroïde de type C)
- inves9ga9on de 1999 RQ36 pendant environ 500 j.:
cartographie globale de la surface à une distance entre 5 et
0.7 km
- objec9f: collecter au moins 60g du régolithe (échan9llon de
surface)
- retour sur Terre en Sept. 2023Vous pouvez aussi lire
