Une illustration d'artiste de la ceinture de Kuiper. Dans la réalité, les corps sont bien plus éloignés les uns des autres. © ESO, M. Kornmesser

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Un fragment de comète découvert... dans une météorite !

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Des chercheurs ont découvert un fragment de comète dans une météorite du nom de LaPaz Icefield 02342 trouvée sur Terre, en Antarctique. Ce fragment a donc été préservé des effets de l'entrée dans l'atmosphère et peut nous donner des renseignements sur l'aube de la formation du Système solaire.

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Les météorites fascinent les passionnés de géologie et d'astronomie, non seulement parce que nous savons qu'elles proviennent de l'espace interplanétaire mais aussi parce que les cosmochimistes et les chercheurs s'occupant de la cosmogonie du Système solaire ont montré qu'elles étaient une clé de la compréhension de la formation du Système solaire et des planètes. De plus, certaines de ces météorites ne sont rien de moins que des fragments de la surface de la Lune et de Mars. Il est même possible d'en acquérir pour quelques dizaines d'euros chez des fournisseurs sérieux comme Luc Labenne ou Alain et Louis Carion.

Il existe une technique simple pour chasser des météorites sur Terre : se rendre dans les déserts de glace ou de sable. Cela n'est pas dû au fait que les météorites seraient attirées par ces étendues mais tout simplement parce qu'une pierre noire, isolée sur la glace ou sur une dune, évidemment repérable facilement, a toutes les chances d'être tombée du ciel. 

On peut encore augmenter ses chances en se rendant dans certaines régions de l'Antarctique, plus précisément dans les champs de glace proches de la chaîne Transantarctique. En effet, de nombreuses météorites ont voyagé depuis le plateau de glace du pôle Sud du fait de l'écoulement de l'Inlandsis en direction de l'océan. Celui-ci joue donc à la fois le rôle de collecteur et de convoyeur. Une fois tombées, les météorites s'enfoncent dans la glace mais elles remontent lorsqu'un écoulement de cette glace bute dans une région montagneuse de sorte qu'elles émergent en surface et s'y accumulent.

Une carte montrant certains sites de récolte pour les météorites en Antarctique dont celui de LaPaz Icefield 02342. © Nasa

C'est ainsi que l'on a récolté au cours des années près de 34.000 météorite en Antarctique contre environ 20.000 dans les déserts chauds (Atacama au Chili, Sahara en Tunisie, Lut en Iran). Les très basses températures et l'air paradoxalement très sec font que ces météorites sont particulièrement bien conservées et peu altérées par leur séjour sur Terre, ce qui n'est pas forcément le cas dans les déserts.

Un ancien messager de la ceinture de Kuiper

Des membres de l'Institut Carnegie viennent de faire savoir, notamment via un article publié dans Nature Astronomy qu'ils avaient fait une découverte étonnante dans l'une des météorites ramenées par une expédition en Antarctique. Elle a été cataloguée sous le nom de LaPaz Icefield 02342, en référence au champ de glace LaPaz où elle a été récoltée. Il s'agit d'une chondrite carbonée, donc une cousine de la fameuse météorite de Murchison, ce qui signifie aussi qu'elle est très ancienne -- environ 4,5 milliards d'années -- et qu'elle peut alors nous renseigner sur l'histoire précoce de la formation des planètes.

Ce qui devait sans doute être une analyse de routine pour ce type d'objet a cependant révélé la présence de ce qui n'est rien de moins qu'un fragment de comète. Il semble s'être accrété au corps parent de LaPaz Icefield 02342 environ 3 millions d'années après le début de la formation du Système solaire, alors que la proto-Terre était encore en cours de création.

LaPaz Icefield 02342, nommée d'après son lieu de découverte en Antarctique, est une météorite primitive qui s'est formée à l'aube de l'histoire de notre Système solaire. Cependant, la météorite LaPaz, que l’on voit ici en fine section sous une lumière polarisée, contient une surprise scientifique : un fragment riche en carbone des blocs de construction à partir desquels se sont formées les comètes. Une flèche indique le fragment cométaire. © Carles Moyano-Cambero

Pour comprendre l'intérêt de cette découverte, il faut se souvenir que les météorites sont souvent des fragments de petits corps célestes dans la ceinture principale d’astéroïdes entre Mars et Jupiter, et que ces petits corps ont des compositions qui reflètent leur histoire et leur lieu de naissance.

En fonction de leur distance au Soleil, la composition et le contenu en eau lors de leur formation n'étaient pas les mêmes à cause d'un gradient chimique imposé par un gradient de température. Ce phénomène a eu des conséquences bien au-delà du Système solaire. En gros, disons que les corps riches en silicates et pauvres en eau se sont formés à proximité du Soleil, alors que ceux plus riches en carbone et en eau se sont formés au-delà de l'orbite de Mars. Des chondrites carbonées comme LaPaz Icefield 02342 se sont même formées au delà de l'orbite de Jupiter et elles ont subi peu d'évolution. Au gré des orbites, certains des corps parents de ces météorites se sont trouvés piégés dans la ceinture d'astéroïdes, transitoirement au moins, avant de subir des collisions qui les ont fragmentés.

Une illustration montrant un fragment de matériau de construction cométaire avalé par un astéroïde et conservé dans une météorite, où il a été découvert par une équipe de scientifiques des milliards d'années plus tard. © Larry Nittler, Nasa

Une clé de la cosmogonie du Système solaire

Par contre, à plus grande distance, à partir de la fameuse ceinture de Kuiper, des corps encore plus riches en eau et en carbone se sont formés : les comètes. C'est d'ailleurs pour cette raison (son exceptionnelle richesse en carbone et en eau) qu'il a été possible aux cosmochimistes d'interpréter une inclusion d'un dixième de millimètre dans LaPaz Icefield 02342 comme étant un fragment de comète.

Retrouver un tel fragment, témoin du passé primitif du Système solaire, confirme donc que, dans le disque protoplanétaire où naissaient planètes et comètes, une partie du matériau poussiéreux formé à grande distance du Soleil tombait bien vers lui du fait de la gravité et des forces de viscosité dans ce disque. LaPaz Icefield 02342 nous permet donc, non seulement, d'avoir un échantillon cométaire sans avoir besoin d'une mission du type de Rosetta, mais elle sert aussi à poser de nouvelles contraintes sur nos modèles cosmogoniques et sur ce qui se passait dans la partie éloignée du disque protoplanétaire du Système solaire.

MOJO : Modeling the Origin of JOvian planets, c'est-à-dire modélisation de l'origine des planètes joviennes, est un projet de recherche qui a donné lieu à une série de vidéos présentant la théorie de l'origine du Système solaire, et en particulier des géantes gazeuses, par deux spécialistes réputés, Alessandro Morbidelli et Sean Raymond. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Laurence Honnorat

  • On pourrait croire que des missions spatiales sont nécessaires pour ramener sur Terre des échantillons de comète mais il n'en est rien.
  • LaPaz Icefield 02342 est une météorite trouvée dans les champs de glace au voisinage des montagnes en Antarctique où l'on peut facilement en récolter.
  • En l'étudiant, les chercheurs se sont rendu compte que, lors de sa formation, le corps parent de LaPaz Icefield 02342, un astéroïde, avait accrété un fragment de matériau cométaire venant au moins de la région de la ceinture de Kuiper, environ 3 millions d'années après le début de la naissance du Système solaire.
  • Cette découverte va nous renseigner sur ce qui se passait à ce moment là, il y a 4,5 milliards d'années, dans le disque protoplanétaire.
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