Le cratère de Chixculub quelques milliers d'années après la disparition des dinosaures, une image d'artiste. © Detlev van Ravenswaay, Science Source

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L'astéroïde, tueur de dinosaures, aurait créé des montagnes plus hautes que l'Everest

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L'étude de carottes rocheuses prélevées dans le cratère de Chicxulub vient d'accréditer une théorie concernant la formation des anneaux centraux pour les cratères d'impact géants. Les roches de ces anneaux, rendues fluides par des ondes sonores intenses, se seraient élevées à une hauteur comparable à celle de l'Everest avant de retomber.

L'exploration du Système solaire a montré que la Lune n'était pas la seule à posséder des cratères d'impacts. On sait depuis le programme Apollo au moins qu'il ne s'agit pas de cratères volcaniques mais bien d'astroblèmes causés par la chute de petits corps célestes, à savoir des astéroïdes et des comètes. Sur Mercure comme sur notre satellite, lorsque ces cratères sont de suffisamment grande taille, on observe qu'ils possèdent des structures supplémentaires. En l'occurrence, un pic central ou au moins un anneau central (ring, en anglais), emboîté dans le cratère principal, formé par des régions surélevées à plusieurs centaines de mètres au-dessus du sol du cratère qui est plat, un « peak ring crater » (on parle aussi de cratère complexe).

Ces structures sont intrigantes car elles apparaissent comme étant l'équivalence de celles résultant de la chute d'une goutte d'eau ; ces vidéos montrent ce phénomène au ralenti. Or, dans le cas des planètes, il s'agit de matériaux solides.

Le cratère Renoir sur Mercure, photo prise par le vaisseau spatial Messenger. © Nasa

La fluidisation acoustique, la clé de l'énigme des cratères complexes

Certes, sur une grande échelle de temps, la glace coule comme un liquide dans les glaciers et le manteau solide de la Terre n'en est pas moins en état de convection comme l'eau chauffée dans une casserole. Mais, dans le cas de la formation des cratères d'impact, le phénomène se produit sur une bien plus courte échelle de temps. Les géophysiciens et les planétologues ont cependant un début d'explication qui se base sur le phénomène de fluidisation acoustique. Il n'est pas sans rappeler ce qui se produit lorsqu'un milieu granulaire est soumis à des ondes sismiques intenses lors d'un séisme dévastateur : un marcheur s'enfonce alors brutalement dans le sable comme s'il était sur de l'eau. On peut s'en faire une idée avec une variante de la fluidisation avec un gaz dans le sable.

Toutefois, ce n'était jusqu'à présent qu'une théorie, même si elle était soutenue par des simulations numériques. Car, pour la prouver, ou du moins la conforter plus solidement, il faudrait pouvoir faire des carottages profonds dans un  « peak ring » lunaire, et ce n'est pas encore à notre portée. Mais par chance,  nous disposons d'un cratère complexe sur Terre avec des vestiges d'anneaux clairs et bien conservés. Il suffit pour cela de se tourner vers le fameux astroblème du Yucatan, plus connu sous le nom de cratère de Chicxulub. Ce dernier s'est formé il y a environ 66 millions d'années, à la suite de l'impact d'un corps d'une dizaine de kilomètres de diamètre, donnant le coup de grâce aux dinosaures et à d'autres espèces vivantes, déjà probablement sur le déclin suite aux éruptions colossales des trapps du Deccan.

Une simulation numérique de la formation du cratère de Chicxulub. Notez la hauteur du rebond des roches en kilomètres. Traduction et sous-titrages en cliquant sur la roue dentée en bas à droite de la vidéo. © Auriol Rae

Dans le cas de ce cratère d'environ 200 kilomètres de large, les simulations numériques montrent qu'il se serait formé en quelques minutes seulement, avec des roches situées initialement jusqu'à 10 kilomètres de profondeur qui se seraient déformées jusqu'à se fluidifier sous l'effet de l'impact et des ondes sonores pour se retrouver parfois à une hauteur supérieure à celle de l'Everest avant de retomber comme un liquide, puis de se solidifier. Notons que, dans ce phénomène, la roche n'était pas en fusion sous l'effet du dégagement de chaleur qui a accompagné l'impact.

Des prédictions peuvent alors s'élaborer précisément, quant à la nature et aux caractéristiques des roches sous le cratère de Chicxulub. Comme le montre une publication dans un article de Nature, une équipe internationale, comptant des chercheurs français du Cnrs et des universités d'Aix-Marseille, de Bourgogne, de Strasbourg et de Montpellier, a pour la première fois réussie à tester ces prédictions, grâce aux carottes de roche contenant les enregistrements du processus de fluidisation acoustique extraites du cratère de Chicxulub en 2016.

Ce travail a été rendu possible dans le cadre des programmes internationaux IODP (International Ocean Discovery Program) et ICDP (International Continental Scientific Drilling Program) avec un forage à 1.300 m de profondeur permettant de remonter plus de 800 mètres de carottes. La conclusion est que les travaux de recherche sont sur la bonne piste et que le savoir désormais acquis va permettre de mieux comprendre la formation des cratères complexes ailleurs dans le système solaire.

Une vidéo sur l'expédition IODP 2016 au cratère de Chicxulub. Traduction et sous-titrages en cliquant sur la roue dentée en bas à droite de la vidéo. © ECORD_IODP

  • La Terre possède encore un cratère complexe semblable à ceux que l'on trouve sur la Lune ou Mercure avec au moins un anneau central formant un relief sur le fond plat d'un grand cratère d'impact. Il s'agit du cratère de Chicxulub.
  • Des simulations numériques expliquaient la déformation, paradoxale de prime abord, des roches sous l'effet d'un impact géant. Elles font intervenir le phénomène de fluidisation acoustique permettant à des roches solides de couler très temporairement, quelques minutes, avant de se solidifier à nouveau.
  • L'étude des carottes de roches prélevées dans l'anneau central de Chicxulub confirme pour la première fois ce modèle applicable à tout le Système solaire.
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