Des météores géminides tombent une nuit de décembre dans une région reculée de la Virginie. Crédit :Geneviève de Messieres/Shutterstock.com
26 avril 1803 fut une journée insolite dans la petite ville de L'Aigle en Normandie, France – il a plu des cailloux.
Plus de 3, 000 d'entre eux sont tombés du ciel. Heureusement, personne n'a été blessé. L'Académie française des sciences a enquêté et proclamé, basé sur de nombreuses histoires de témoins oculaires et l'aspect inhabituel des rochers, qu'ils venaient de l'espace.
La Terre est sans cesse martelée de rochers en orbite autour du Soleil, ajoutant environ 50 tonnes à la masse de notre planète chaque jour. Météorites, comme on appelle ces rochers, sont faciles à trouver dans les déserts et sur les plaines glaciaires de l'Antarctique, où ils dépassent comme un pouce endolori. Ils peuvent même atterrir dans les arrière-cours, trésors cachés parmi les roches terrestres ordinaires. Amateurs et professionnels collectionnent les météorites, et les plus intéressantes se rendent dans les musées et les laboratoires du monde entier pour être exposées et étudiées. Ils sont également achetés et vendus sur eBay.
Malgré des décennies d'études intenses par des milliers de scientifiques, il n'y a pas de consensus général sur la façon dont la plupart des météorites se sont formées. En tant qu'astronome et géologue, nous avons récemment développé une nouvelle théorie de ce qui s'est passé lors de la formation du système solaire pour créer ces précieuses reliques de notre passé. Puisque les planètes se forment à partir des collisions de ces premières roches, c'est une partie importante de l'histoire de la Terre.
Ce cratère de météores en Arizona a été créé 50, Il y a 000 ans, lorsqu'une météorite de fer frappa la Terre. Il fait environ un mile de diamètre. Crédit :W. Herbst, CC BY-SA
Les mystérieux chondres
Environ 10% des météorites sont du fer pur. Ceux-ci se forment grâce à un processus en plusieurs étapes dans lequel un gros astéroïde en fusion a une gravité suffisante pour faire couler le fer en son centre. Cela construit un noyau de fer tout comme celui de la Terre. Après que cet astéroïde se soit solidifié, il peut être brisé en météorites par des collisions avec d'autres objets. Les météorites de fer sont aussi vieilles que le système solaire lui-même, prouvant que les gros astéroïdes se sont formés rapidement et que les astéroïdes entièrement fondus étaient autrefois abondants.
Les 90 % restants des météorites sont appelées « chondrites » car elles sont pleines de mystérieuses, de minuscules sphères de roche appelées "chondres". Aucune roche terrestre n'a quelque chose comme un chondre à l'intérieur. Il est clair que des chondres se sont formés dans l'espace pendant une brève période de chauffage intense lorsque les températures ont atteint le point de fusion de la roche, vers 3, 000 degrés Fahrenheit, pendant moins d'une heure. Qu'est-ce qui pourrait bien expliquer cela ?
Les chercheurs ont émis de nombreuses hypothèses au cours des 40 dernières années. Mais aucun consensus n'a été atteint sur la façon dont ce bref éclair de chaleur s'est produit.
Un gros plan de la météorite Semarkona montrant des dizaines de chondres. Crédit :Kenichi Abe
Le problème des chondres est si difficile et controversé que lorsque nous avons annoncé à nos collègues il y a quelques années que nous y travaillions, leur réaction a été de sourire, secouez la tête et présentez leurs condoléances. Maintenant que nous avons proposé une solution, nous nous préparons à une réponse plus critique, ce qui est bien, car c'est ainsi que la science avance.
Le modèle de survol
Notre idée est assez simple. La datation radioactive de centaines de chondres montre qu'ils se sont formés entre 1,8 et 4 millions d'années après le début du système solaire, il y a environ 4,6 milliards d'années. Pendant ce temps, astéroïdes entièrement fondus, les corps parents des météorites de fer, étaient abondants. Les éruptions volcaniques sur ces astéroïdes ont libéré d'énormes quantités de chaleur dans l'espace qui les entoure. Tout petit objet passant pendant une éruption subirait une courte, coup de chaleur intense.
Pour tester notre hypothèse, nous avons partagé le défi. L'astronome, Herbst, a calculé les chiffres pour déterminer combien de chauffage était nécessaire et pendant combien de temps pour créer des chondres. Puis le géologue, Bois vert, utilisé un four dans notre laboratoire à Wesleyan pour recréer les conditions prédites et voir si nous pouvions fabriquer nos propres chondres.
Le technicien de laboratoire Jim Zaresky (en haut) charge un four programmable sous le regard du co-auteur Jim Greenwood, dans son laboratoire de l'Université Wesleyenne. C'est là que sont fabriqués les chondres synthétiques. Crédit :W. Herbst
Les expériences se sont avérées plutôt fructueuses.
Nous mettons de la fine poussière de roches terrestres avec des compositions ressemblant à de la poussière spatiale dans une petite capsule, placé dans notre four et cyclé la température à travers la plage prédite. Il en est sorti un joli chondre synthétique. Affaire classée? Pas si vite.
Deux problèmes sont apparus avec notre modèle. En premier lieu, nous avions ignoré le plus gros problème de la façon dont les chondres ont fini par faire partie de l'ensemble de la météorite. Quelle est leur relation avec la substance entre les chondres, appelée matrice ? En outre, notre modèle nous a semblé un peu trop hasardeux. Seule une petite fraction de la matière primitive sera chauffée de la manière que nous proposons. Serait-ce suffisant pour expliquer toutes ces météorites remplies de chondres qui frappent la Terre ?
Une comparaison d'un chondre synthétique (à gauche) fabriqué dans le laboratoire wesleyen avec une courbe de chauffe du modèle de survol, avec un vrai chondre (à droite) de la météorite Semarkona. La structure cristalline est assez similaire, comme indiqué dans les agrandissements (rangée du bas). Crédit :J. Greenwood
Faire des météorites entières
Pour résoudre ces problèmes, nous avons étendu notre modèle initial pour considérer le survol d'un objet plus gros, jusqu'à quelques kilomètres de diamètre. Alors que ce matériau s'approche d'un astéroïde chaud, certaines parties se vaporiseront comme une comète, résultant en une atmosphère riche en oxygène et autres éléments volatils. Cela s'avère être exactement le genre d'atmosphère dans laquelle se forment les chondres, sur la base d'études chimiques détaillées antérieures.
Nous nous attendons également à ce que la chaleur et la pression du gaz durcissent l'objet survolé en une météorite entière grâce à un processus connu sous le nom de pressage isostatique à chaud, qui est utilisé commercialement pour fabriquer des alliages métalliques. Comme les chondres se fondent en petites sphères, ils libéreront du gaz dans la matrice, qui piège ces éléments à mesure que la météorite durcit. Si des chondres et des chondrites se forment ensemble de cette manière, nous nous attendons à ce que la matrice soit améliorée dans exactement les mêmes éléments que les chondres sont épuisés. Ce phénomène, connu sous le nom de complémentarité, a, En réalité, observé depuis des décennies, et notre modèle en fournit une explication plausible.
Le modèle des auteurs pour la formation des chondres. Un petit morceau de roche (à droite) - quelques kilomètres de diamètre ou moins - oscille près d'un gros astéroïde chaud en éruption de lave à sa surface. Le rayonnement infrarouge de la lave chaude augmente brièvement la température sur le petit morceau de roche suffisamment haut pour former des chondres et durcir une partie de cet objet en une météorite. Crédit :W. Herbst/Icarus
La caractéristique la plus novatrice de notre modèle est peut-être qu'il relie directement la formation de chondres au durcissement des météorites. Étant donné que seuls les objets bien durcis de l'espace peuvent traverser l'atmosphère terrestre, on s'attendrait à ce que les météorites de nos musées soient pleines de chondres, comme ils sont. Mais les météorites durcies pleines de chondres seraient l'exception, pas la règle, dans l'espace, car ils se forment par un processus relativement aléatoire :le survol à chaud. Nous devrions savoir assez tôt si cette idée tient la route, car il prédit que les chondres seront rares sur les astéroïdes. Le Japon et les États-Unis ont tous deux des missions en cours sur les astéroïdes à proximité qui renverront des échantillons au cours des prochaines années.
Si ces astéroïdes sont pleins de chondres, comme les météorites durcies qui arrivent à la surface de la Terre, alors notre modèle peut être écarté et la recherche d'une solution au fameux problème des chondres peut se poursuivre. Si, d'autre part, les chondres sont rares sur les astéroïdes, alors le modèle flyby aura passé un test important.
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original. 
