Une équipe internationale de scientifiques remet en question notre compréhension d'une partie de l'histoire de la Terre en regardant la Lune, la chronique la plus complète et la plus accessible des collisions d'astéroïdes qui ont sculpté notre système solaire.

Dans une étude publiée aujourd'hui dans Science , l'équipe montre que le nombre d'impacts d'astéroïdes sur la Lune et la Terre a été multiplié par deux à trois depuis environ 290 millions d'années.

"Notre recherche fournit des preuves d'un changement spectaculaire du taux d'impacts d'astéroïdes sur la Terre et la Lune qui s'est produit vers la fin de l'ère paléozoïque, " a déclaré l'auteur principal Sara Mazrouei, qui a récemment obtenu son doctorat. au Département des sciences de la Terre de la Faculté des arts et des sciences de l'Université de Toronto (U de T). "L'implication est que depuis ce temps, nous sommes dans une période de taux relativement élevé d'impacts d'astéroïdes qui est 2,6 fois plus élevé qu'il ne l'était il y a 290 millions d'années."

On avait supposé auparavant que la plupart des cratères les plus anciens de la Terre produits par les impacts d'astéroïdes avaient été effacés par l'érosion et d'autres processus géologiques. Mais la nouvelle recherche montre le contraire.

"La rareté relative des grands cratères sur Terre âgés de plus de 290 millions d'années et de moins de 650 millions d'années n'est pas due au fait que nous avons perdu les cratères, mais parce que le taux d'impact pendant cette période était inférieur à ce qu'il est maintenant, " dit Rebecca Gand, professeur agrégé au Département des sciences de la Terre de l'Université de Toronto et l'un des co-auteurs de l'article. "Nous nous attendons à ce que cela intéresse quiconque s'intéresse à l'histoire de l'impact de la Terre et de la Lune, et le rôle qu'il a pu jouer dans l'histoire de la vie sur Terre."

Pendant des décennies, les scientifiques ont essayé de comprendre la vitesse à laquelle les astéroïdes frappent la Terre en utilisant la datation radiométrique des roches qui les entourent pour déterminer leur âge. Mais parce que l'on croyait que l'érosion avait fait disparaître certains cratères, il était difficile de trouver un taux d'impact précis et de déterminer s'il avait changé au fil du temps.

Un moyen de contourner ce problème est d'examiner la Lune, qui est touchée par des astéroïdes dans les mêmes proportions au fil du temps que la Terre. Mais il n'y avait aucun moyen de déterminer l'âge des cratères lunaires jusqu'à ce que le Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA commence à faire le tour de la Lune il y a une décennie et à étudier sa surface.

"Les instruments du LRO ont permis aux scientifiques de remonter dans le temps les forces qui ont façonné la Lune, " dit Noah Petro, un scientifique du projet LRO basé au Goddard Space Flight Center de la NASA.

En utilisant les données LRO, l'équipe a pu dresser une liste d'âges de tous les cratères lunaires de moins d'un milliard d'années. Ils l'ont fait en utilisant les données de l'instrument Diviner de LRO, un radiomètre qui mesure la chaleur rayonnante de la surface de la Lune, pour surveiller le taux de dégradation des jeunes cratères.

Pendant la nuit lunaire, les roches dégagent beaucoup plus de chaleur qu'un sol à grain fin appelé régolithe. Cela permet aux scientifiques de distinguer les roches des particules fines dans les images thermiques. Gand avait précédemment utilisé ces informations pour calculer la vitesse à laquelle les grosses roches autour des jeunes cratères de la Lune - éjectées à la surface lors de l'impact d'un astéroïde - se décomposent dans le sol à la suite d'une pluie constante de minuscules météorites sur des dizaines de millions d'années. En appliquant cette idée, l'équipe a pu calculer l'âge de cratères lunaires non datés auparavant.

Comparé à une chronologie similaire des cratères de la Terre, ils ont découvert que les deux corps avaient enregistré la même histoire de bombardement d'astéroïdes.

"Il est devenu clair que la raison pour laquelle la Terre a moins de cratères plus anciens dans ses régions les plus stables est que le taux d'impact était plus faible jusqu'à il y a environ 290 millions d'années, " dit William Bottke, un expert en astéroïdes au Southwest Research Institute de Boulder, Colorado et un autre des coauteurs de l'article. "La réponse au taux d'impact de la Terre était de regarder tout le monde en face."

La raison de l'augmentation du taux d'impact est inconnue, bien que les chercheurs pensent que cela pourrait être lié à de grandes collisions ayant eu lieu il y a plus de 300 millions d'années dans la principale ceinture d'astéroïdes entre les orbites de Mars et de Jupiter. De tels événements peuvent créer des débris qui peuvent atteindre le système solaire interne.

Gand et ses collègues ont trouvé de solides preuves à l'appui de leurs conclusions grâce à une collaboration avec Thomas Gernon, un scientifique de la Terre basé à l'Université de Southampton en Angleterre qui travaille sur une caractéristique terrestre appelée tuyaux de kimberlite. Ces tuyaux souterrains sont des volcans éteints depuis longtemps qui s'étendent, en forme de carotte, quelques kilomètres sous la surface, et se trouvent sur certaines des régions les moins érodées de la Terre aux mêmes endroits que des cratères d'impact préservés.

« Le bouclier canadien abrite certains des cratères d'impact les mieux préservés et les mieux étudiés de ce terrain, ainsi que certains des grands cratères d'impact les mieux étudiés, ", a déclaré Mazrouei.

Gernon a montré que les cheminées de kimberlite formées il y a environ 650 millions d'années n'avaient pas connu beaucoup d'érosion, indiquant que les grands cratères d'impact plus jeunes que celui-ci sur des terrains stables doivent également être intacts.

"C'est ainsi que nous savons que ces cratères représentent un dossier presque complet, ", a déclaré Gand.

Bien que les chercheurs n'aient pas été les premiers à proposer que le taux d'impacts d'astéroïdes sur Terre ait fluctué au cours du dernier milliard d'années, ils sont les premiers à le montrer statistiquement et à quantifier le taux.

"Les découvertes peuvent également avoir des implications pour l'histoire de la vie sur Terre, qui est ponctué d'événements d'extinction et d'évolution rapide de nouvelles espèces, " a déclaré Gand. " Bien que les forces à l'origine de ces événements soient compliquées et puissent inclure d'autres causes géologiques, comme les grandes éruptions volcaniques, associé à des facteurs biologiques, les impacts d'astéroïdes ont sûrement joué un rôle dans cette saga en cours.

"The question is whether the predicted change in asteroid impacts can be directly linked to events that occurred long ago on Earth."

The findings are described in the study "Earth and Moon impact flux increased at the end of the Paleozoic", Publié dans Science .