Nice, le 16 Février 2006

Les météorites de fer pourraient être les restes des briques originelles qui ont formé la Terre et les autres planètes avoisinnantes


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Les météorites de fer pourraient représenter les fragments restant des astéroïdes qui ont formé la Terre et les planètes du voisinage, selon une équipe de chercheurs du Southwest Research Institute de Boulder (SWRI, USA) et de l'Observatoire de la Côte d'Azur (OCA, France) dont les travaux sont publiés dans le Journal Nature1 du 16 Février 2006.

Les météorites de fer connues, composées de fer et de nickel, représentent l'un des matériaux les plus primitifs formé dans le Système Solaire. La plupart proviennent des noyaux de petits astéroïdes de plusieurs dizaines de kilomètres de diamètre. Selon William Bottke, chercheur au SWRI à la tête de l'équipe franco-américaine, la façon la plus simple d'expliquer la formation de leurs corps parents seraient de les faire émerger du même disque de débris qui produit aussi la Terre et les autres planètes à proximité. "Les petits corps devraient se former rapidemant dans le Système Solaire interne, de telle sorte que beaucoup d'entre eux finissent par fondre et par se différencier par décroissance rapide des éléments radioactifs. Les météorites de fer viennent de ce matériau fondu qui coule au centre de chaque objet, se refroidit et se solidifie".

Pour obtenir le matériau constituant le noyau terrestre, il faut non seulement l'extraire de ces petits corps, mais aussi trouver un moyen de conserver ces restes aux environs pendant des milliards d'années. Les simulations numériques fournissent une solution prometteuse à ces deux problèmes. Elles montrent que les corps parents des météorites de fer qui évitent d'être avalés par les planètes sont rapidement détruits par des impacts. Du fait que chaque destruction produit des millions de fragments, quelques uns vont pouvoir diffuser au travers du Système Solaire interne par interactions avec des embryons planétaires, et certains vont atteindre une position leur fournissant une sécurité relative dans la ceinture des astéroïdes, situées entre Mars et Jupiter. Quelques milliards d'années plus tard, les survivants, qui sont souvent sous la forme de météroïdes de fer, s'échappent de la ceinture des astéroïdes et sont transportés sur la Terre par l'intermédiare d'un jeu de mécanismes mêlant collisions, forces non-gravitationnelles, et interactions gravitationnelles avec les planètes. Selon Bottke, "Si nous trouvons exactement les météorites de fer qu'il faut, elles pourraient nous fournir des indications sur le matériau précurseur qui fabriqua la Terre primordiale. Cela nous aiderait à éliminer certains problèmes concernant l'origine de la Terre. Je trouve aussi excitant que des composantes plus grandes de ce matériau pourraient encore se cacher parmi les astéroïdes. La chasse est ouverte!".

Les météorites sont les échantillons du matériau extra-terrestre dont l'origine se trouve principalement dans les astéroïdes. Ces corps rocheux ou métalliques sont importants car il fournissent des données primitives des propriétés physiques et chimiques qui ont été établies il y à 4,56 milliards d'années lorsque les planètes se fabriquaient. De même, les météorites nous fournissent les meilleurs indices de la nature des événements qui se sont déroulés durant les phases initiales de l'histoire du Système Solaire.

Le problème de l'utilisation des météorites pour comprendre la formation de la Terre et des autres planètes telluriques (Mercure, Vénus et Mars) est que la plupart viennent d'une région lointaine appelée la ceinture principale des astéroïdes, située entre les orbites de Mars et Jupiter. Les collisions entre astéroïdes produisent des petits fragments de façon continue, tandis que les interactions planétaires et les forces non-gravitationnelles conduisent certains d'entre eux jusqu'à la Terre après un voyage de plusieurs millions à plusieurs milliards de kilomètres.

Du fait que la plupart des astéroïdes évoluant actuellement dans la ceinture principale sont supposés s'être formés sur place, les événements enregistrés dans une vaste majorité des météorites devraient représenter des événements qui se sont produits dans cette région, et pas dans celle au voisinage de la Terre. Les météorites sont cependant si variées qu'il est difficile de comprendre comment elles sont toutes venues d'une région plutôt étroite de l'espace représentée par la ceinture principale. Selon un membre de l'équipe, Dr. A. Morbidelli (OCA, France), "Alors que des dizaines de milliers de météorites rocheuses ont été récoltées, la plupart pourraient n'être reliées qu'à quelques dizaines d'astéroïdes parents. Cela signifie que l'échantillonnage au travers de la ceinture est probablement limité. Ce qui est étrange est que les météorites de fer, en dépit de leur nombre bien plus faible, représentent les échantillons de quasiment deux-tiers de tous les astéroïdes parents uniques. "

Pour expliquer cela, l'équipe à suivi l'origine et l'évolution de corps parents de météorites de fer en utilisant différents types de modèles numériques. Ils ont trouvé que tandis que les précurseurs de nombreuses météorites de fer résident aujourd'hui vraisemblablement dans la ceinture principale, ils ne se sont probablement pas formés dans cette région. En fait, leurs résultats suggèrent que les précurseurs de la plupart de ces météorites se sont formés dans la région des planètes telluriques près de la Terre.

Pour explorer cette hypothèse, ils ont d'abord examiné les contraintes fournies par les météorites de fer elles-même. Celles-ci sont atypiques du fait que la plupart viennent de noyaux détruits de petits astéroïdes différenciés qui se sont formés très tôt dans l'histoire du Système Solaire. Ils constituent précisément le type de corps dont les modèles numériques prédisent qu'ils devraient se former à proximité de la Terre. Selon  Dr. Robert Grimm (SWRI, USA), "il est difficile de produire des corps différenciés de petite taille dans la ceinture principale sans fondre aussi de nombreux gros astéroïdes. Ces événements produiraient de nombreux signes évidents qui seraient facilement détectés par les observateurs". Il faut noter qu'en dépit des  recherches extensives, aucune preuve observationnelle n'a été trouvée indiquant que de nombreux corps, petits ou grands, ont fondu dans la ceinture principale.

Ensuite, ils ont utilisé les simulations numériques pour déterminer comment un disque de corps de type astéroïdal interagissant avec des planètes à l'état d'embryons dans la région des planètes telluriques pourrait évoluer lors des premiers millions d'années de l'histoire du Système Solaire. Ils ont trouvé que certains de ces astéroïdes diffusent suffisamment loin par interaction avec les planètes en croissance pour devenir immergés dans la ceinture des astéroïdes. Selon Dr. D. Nesvorny (SWRI, Boulder), "tandis que la quantité de matériau atteignant la ceinture était toujours faible, les objets qui en faisaient partie l'atteignaient à l'endroit qui était le plus propice à produire des météorites". Finalement, ils ont examiné comment les collisions dans la région des planètes telluriques affecteraient les corps parents des météorites de fer. Ils ont trouvé que presque tous ces petits corps se détruisent avant d'atteindre la ceinture principale, expliquant ainsi pourquoi les observateurs n'arrivent pas à trouver des preuves de présence de ce matériau. Selon Dr. D. O'Brien (OCA, France), "La différence est que chaque destruction produit assez de fragments pour que, statistiquement, il soit inévitable que quelques uns atteignent la ceinture". Cela pourrait expliquer pourquoi les météorites de fer trouvées dans les collections mondiales représentent un échantillon si grand de corps parents différenciés.

1Bottke, W.F., Nesvorny, D., Grimm, R.E., Morbidelli, A. & O'Brien, D. 2006. Iron meteorites as remnants of planetesimals formed in the terrestrial planet region. Nature Vol. 439, 821-824.


Contact Chercheur:

Dr. Alessandro Morbidelli
Tél: 04 92 00 31 26
email: morby@obs-nice.fr

Contact Presse:

Dr. Patrick Michel
Tél: 04 92 00 30 55
email: michel@obs-nice.fr