Une météorite est un objet solide d’origine extraterrestre qui en traversant l’atmosphère terrestre n’a pas perdu toute sa masse, et qui en a atteint la surface solide sans y être entièrement volatilisé lors de l’impact avec cette surface. La définition s’applique aussi à des objets arrivant sur la surface solide d’autres astres (planètes, satellites naturels ou astéroïdes) ; il a ainsi été trouvé sur la planète Mars plusieurs météorites, et sur la Lune un fragment de granite d’origine terrestre.
La majorité des météorites qui arrivent en haute atmosphère terrestre sont le plus souvent des fragments d’astéroïdes de taille décimétrique à décamétrique, éventuellement appelés météoroïdes ; les météorites elles-mêmes ne sont que la fraction infinitésimale (typiquement entre 1 % et 1 ‰) qui a survécu à l’ablation lors de la traversée atmosphérique. Ces météoroïdes sont en général eux-mêmes le résultat d’une fragmentation partielle d’un astéroïde lors d’un impact avec un autre astéroïde dans les zones de résidence de ces objets, essentiellement la ceinture principale, entre Mars et Jupiter. La majorité des météorites, de l’ordre de 99,5 % des météorites en collection (et analysées), constituent donc des échantilons, précieux, d’une partie de petits corps du Système solaire.
Une très petite minorité des météorites, quelques centaines de spécimens, sont d’origine respectivement, lunaire, martienne, ou de l’astéroïde Vesta dans la ceinture principale. Ils ont été produits par l’impact d’un astéroïde sur leur surface, suffisamment gros pour permettre l’éjection de fragments rocheux hors du bassin d’attraction gravitationnelle de ces corps parents.
Il ne semble pas impossible que certaines météorites soient d’origine cométaire, comme certains auteurs l’affirment pour la météorite d’Orgueil.
La traînée lumineuse produite par l’entrée dans l’atmosphère du météoroïde à des vitesses de l’ordre de dizaines de km/s s’appelle un météore qui est soit une étoile filante (petit météoroïde dont la combustion illumine le ciel la nuit), soit un bolide (gros météoroïde brillant assez pour être visible même le jour), ce météore lumineux s’éteignant à une altitude le plus souvent de 20 km et prenant le nom de météorite lorsque son ablation dans la troposphère n’est pas complète et qu’il atteint le sol en chute libre. La réaction de la météorite lors de son contact avec l’atmosphère, et ensuite éventuellement avec le sol, peut se traduire par un champ de dispersion.
Les météoritologues et les chasseurs de météorites distinguent les « chutes », météorites qu’on a vu tomber sur Terre et qu’on a retrouvées peu après leur atterrissage, des « trouvailles », météorites découvertes par hasard sans que leur chute n’ait été observée.
En 2018, il y a un peu moins de 60 000 météorites classifiées (nom officiel validé) par la Meteoritical Society qui publie chaque année un catalogue des nouvelles météorites analysées, le Meteoritical Bulletin. Ce nombre augmente d’environ 1 500 chaque année. Parmi celles-ci, un peu plus de 1 400 sont des chutes.
L’histoire des représentations des météorites montre l’évolution des différentes perceptions de ces objets au cours des siècles, depuis l’objet sacré jusqu’à l’objet scientifique.
Tout au long des siècles, les météorites ont été vénérées comme des objets sacrés par différentes cultures et civilisations antiques. La chute spectaculaire (lumière intense, parfois phénomènes sonores, comme pour la météorite de Nōgata découverte en 861, la plus ancienne recueillie encore conservée) d’une météorite a toujours suscité l’imagination humaine, évoquant la peur, le respect ou l’adoration, entraînant la recherche de ces objets tombés du ciel pour en faire des objets sacrés du pouvoir et de cérémonies religieuses, tels les bétyles constituant l’Omphalos des Grecs à Delphes21 ou la Pierre noire de la Kaaba à La Mecqued. Les météorites de fer sont également très tôt utilisées comme bijoux et armes, telle une dague en fer météorique trouvée dans le tombeau de Toutânkhamon. L’âge du fer aurait débuté chez les Inuits à partir de la chute de la météorite du cap York, ces derniers utilisant des esquilles de fer tirées de ce type de météorite pour fabriquer des lames de couteau et des pointes de harpon.
La première mention d’une météorite dans le corpus écrit occidental est due à Anaxagore qui cite la chute de météorites en Crète en 1478 av. J.-C. Bien que sa prédiction de la chute d’une météorite proche d’Aigos Potamos après le passage d’une comète en 476 av. J.-C. soit légendaire, il est le premier à formuler une hypothèse sur son origine, pensant avec audace que cette météorite est issue du soleil qu’il considère comme une pierre en flammes. Les auteurs en Chine ancienne consignent dans leurs ouvrages les chutes de pierres sans donner de cause. Les auteurs de langue arabe en font de même, tel Avicenne dans la section géologie de son Livre de la Guérison, le polymathe persan n’hésitant pas à affirmer que deux types de pierre tombent du ciel (des fers et des pierres) et à réaliser des expériences de fusion de météorites pour voir si elles sont métalliques.
Au Moyen Âge, l’Église chrétienne combat le culte des météorites et demande que ce symbole païen soit jeté et détruit. La conception aristotélicienne du ciel prévaut (des fragments de roche ou de métal ne peuvent pas tomber du ciel et il n’existe pas de petits objets célestes au-delà de la lune), aussi la météorite est considérée soit comme une illusion d’optique (thèse de Guillaume de Conches), soit comme un artefact terrestre (type produits de métallurgie) soit comme un phénomène atmosphérique causé par des fragments de montagnes arrachés, des laves éjectées par les volcans (l’averse météoritique à Sienne le 9 juillet 1794 est attribuée ainsi à la proximité du Vésuve), par la foudre ou par le tonnerre, d’où sa dénomination particulière de « pierre de foudre » (pouvant être confondue à tort avec la fulgurite) ou « pierre du tonnerre » (exemple la pierre du tonnerre d’Ensisheim en 1492, plus ancienne chute répertoriée en Europe)32. De même sa dénomination générale n’est pas fixée, la météorite étant appelée indifféremment aérolithe (« pierre de l’air »), uranolithe (« pierre du ciel »), etc.
Jusqu’au XVIIIe siècle, l’idée que la météorite est une roche venue de l’espace est considérée comme absurde par les savants, d’autant plus que les récits antiques et médiévaux sur des chutes de météorites associent souvent ce phénomène à la longue série des prodigia, miracula (prodiges et miracles telle que pluie d’animaux, de lait, de sang, de feu et de soufre, etc.) et omina (présages telle que la pluie de pierres le jour de la naissance de Charles le Chauve), ce qui suscite le scepticisme des savants européens qui se refusent à étudier ces superstitions. Les quelques spécimens analysés s’avèrent de plus être le plus souvent des fossiles, des outils préhistoriques supposés façonnés par la foudre, ou des roches communes (leur analyse met généralement en évidence des espèces minérales terrestres comme la pyrite ou la marcassite). Les trois aérolithes tombés à Coutances en 1750, à Lucé en 1768 et Aire-sur-la-Lys en 1769 sont pour la première fois analysées chimiquement par une académie scientifique et décrits dans un journal scientifique mais les trois membres de l’Académie des sciences, Fougeroux de Bondaroy, Cadet de Gassicourt et Antoine Lavoisier concluent à tort qu’elles ne sont pas des pierres tombées du ciel et que la pierre du 13 septembre 1768 n’est qu’un grès pyriteux. La croûte de fusion noire de la météorite est expliquée par le fait qu’il s’agisse d’une « pierre de foudre ».
John Wallis, après l’observation d’une pluie de météores en Angleterre en 1676, suggère qu’ils peuvent être dus à la rentrée atmosphérique de comètes.
Au XVIIIe et début XIXe siècle, les savants pensent encore dans leur majorité que la météorite se forme dans l’atmosphère, selon l’hypothèse la plus communément admise d’Eugène Louis Melchior Patrin en 1801 : le météore résulte de la circulation de fluides gazeux atmosphériques puis la météorite solide se forme par la combinaison des molécules gazeuses. D’autres hypothèses dans la même veine sont formulées : formation lors d’un orage par la foudre selon Antoine Lavoisier en 1769, formation à partir des nuages selon le médecin Joseph Izarn.
L’origine extraterrestre interstellaire est 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 (« De l’origine de la masse de fer trouvée par Pallas et d’autres similaires, et sur quelques phénomènes naturels en relation avec elles »), sa thèse étant renforcée par l’analyse chimique et minéralogique de plusieurs météorites réalisée en 1802 par Edward Charles Howard et Jacques Louis de Bournon qui mettent notamment en évidence les chondres.
L’étude scientifique complète (analyse chimique et recueil des témoignages) des météorites n’apparaît réellement qu’à partir de 1803, date du rapport minutieux de Jean-Baptiste Biot à l’Académie des Sciences de Paris, fait à la demande du ministre Chaptal, sur la météorite de L’Aigle tombée la même année.
Un changement dans la conception des météorites est perceptible au début du xixe siècle lorsque l’existence de cratères d’impact à la surface de la terre est admise, comme pour le Meteor Crater. L’astronome Denison Olmsted observe en 1833 que le radiant de l’essaim d’étoiles filantes des Léonides n’est pas entraîné avec la rotation de la Terre, il infirme ainsi définitivement l’origine terrestre et atmosphérique des météorites. Auguste Daubrée systématise la classification des météorites à la fin du XIXe siècle.
Si d’illustres savants catastrophistes (Jean-Baptiste Biot, Siméon Denis Poisson, John Lawrence Smith en 1855) sont encore partisans de l’hypothèse lunaire de Pierre-Simon de Laplace (météorites appelées « pierres de Lune » issues de l’éruption de volcans lunaires), la majorité se rallie progressivement à l’hypothèse extraterrestre de Chladni. Les débats intenses suscitent la constitution de collections de météorites afin de mieux les étudier : la majorité des muséums d’histoire naturelle se dotent au xixe siècle de telles collections. Le Muséum national d’histoire naturelle de Paris, le Musée d’histoire naturelle de Londres et la Smithsonian Institution de Washington, qui possèdent aujourd’hui les collections de météorites les plus importantes au monde, le doivent à cet essor du milieu duXIXe siècle.
L’hypothèse extraterrestre de Chladni bien établie, l’origine exacte des météorites fait l’objet de débats jusque dans les années 1950 (milieu interstellaire, interplanétaire ?) qui voient un consensus se dégager sur les astéroïdes comme étant la source principale des météorites, les années 1980 étant celles de la découverte de météorites martiennes et lunaires.
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 plasma. Après plusieurs échecs, le premier à réussir la datation d’une météorite est le géochimiste Clair Cameron Patterson qui estime en 1956 l’âge d’une météorite ferreuse à 4,55 milliards d’années correspondant à l’âge de la Terre et de la formation du système solaire.
L’étude des 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. Ces études ont conduit les cosmochimistese à approfondir le sujet et notamment à mieux expliquer le phénomène de différenciation planétaire.
L’analyse chimique de certaines chondrites carbonées (météorite d’Orgueil), qui sont soupçonnées de provenir non pas d’astéroïdes mais de noyaux de comètes, ou d’achondrites (météorite probablement d’origine martienne ALH 84001), révèle la présence d’acides aminés qui sont les « briques » élémentaires de la vie et semblent renforcer (si leur origine est bien prouvée) la théorie de la panspermie qui soutient que la Terre a été fécondée de l’extérieur, par des moyens extraterrestres.
Les météorites martiennes permettent aux scientifiques de commencer à mieux connaître 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 par les missions Apollo de travailler sur l’histoire de la formation de ce satellite terrestre, notamment sur l’hypothèse de l’impact géant selon laquelle 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 des éjectas dont une bonne partie est resté en orbite autour de celle-ci, 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.
La présence d’isotopes radioactifs de l’aluminium 26Al et du fer 60Fe dans des inclusions météoritiques au tout début du Système solaire permet, à partir d’observations astronomiques d’étoiles jeunes, de modéliser l’environnement stellaire du Soleil primitif : en moins de 20 millions d’années, trois générations d’étoiles, formées par la compression du gaz à la suite d’ondes de choc produites par les supernovae selon le scénario du Little Bang, se seraient succédé dans un nuage moléculaire géant pour former le Système solaire.
La masse totale de matière interplanétaire balayée par la Terre est estimée à cent tonnes par jour (un facteur 10 n’étant pas à exclure par rapport à cette estimation), ce qui correspond à 100 millions d’objets météoriques qui traversent l’atmosphère terrestre quotidiennement : 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 10−16 kg, en dessous duquel il y a très peu de poussières. La majorité de ces poussières sont des micrométéoroïdes : ayant la consistance des cendres de cigarette, ils sont en grande partie consumés dans l’atmosphère et finalement 6 tonnes de matériel météorique atteint le sol quotidiennement. Le flux annuel de micrométéorites est estimé entre 15 000 à 20 000 tonnes (50 000 à 100 000 tonnes si on inclut les poussières interstellaires), celui de météorites de masse comprise entre 0,01 à 100 kg est évalué à 40 tonnes, les grosses météorites perdant 80 % de leur masse lors de la traversée atmosphérique.
18 000 à 84 000 météorites de masse supérieure à 10 g atteignent le sol chaque année, ce qui correspond à une météorite toutes les 6 à 30 minutes. De 2 000 à 5 000 météorites de plus d’un kilogramme tombent au sol annuellement mais 75 % disparaissant pour cause de météorologie, de la nature du terrain de chute (essentiellement dans les océans, qui couvrent près de deux tiers de la planète, ou dans les déserts, qui constituent près d’un tiers des terres, rarement dans les villes car les zones urbaines ne couvrent que 3 % des terres émergées) et sur les 25 % restantes peu sont collectées. Sur la surface terrestre entière, un météoroïde d’1 µm de diamètre percute le sol toutes les 30 µs, un météoroïde d’1 mm de diamètre toutes les 30 s, un météoroïde d’un mètre de diamètre tous les ans, un météoroïde de 50 m de diamètre tous les siècles, un météoroïde de 100 m de diamètre tous les 10 000 ans, un météoroïde d’un kilomètre de diamètre tous les millions d’années et un météoroïde de 10 km de diamètre tous les 100 millions d’années.
Chaque année, il se produit en moyenne une dizaine de chutes météoriques observées (avec des écarts de 5 à 25 chutes par an) et de 2 à 5 structures d’impacts sont découvertes.
Le météoroïde pénètre dans l’atmosphère à une vitesse qui varie de 11f à 72 km/s. La traînée atmosphérique provoque sa décélération jusqu’au retardation point (point de ralentissement correspondant au maximum de la décélération et qui a lieu le plus souvent à une altitude de 20 kmg) à partir duquel le météore s’éteint et le météoroïde réaccélère sous l’influence de la gravitation. Accélération et décélération s’équilibrent progressivement, il atteint sa vitesse finale, généralement de 90 à 180 m/s, lors de son impact. Les météoroïdes de plusieurs tonnes sont moins ralentis, conservent une partie de leur vitesse initiale et ont une vitesse à l’impact bien plus élevée.
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 325 m de diamètre, 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 libérerait une puissance équivalente à 10 000 mégatonnes de TNT, soit toutes les armes nucléaires de la planète.
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Sources : Wikipédia, YouTube.