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Différentes sortes de météorites : chondrites, sidérites, pallasites…

Dossier - Les météorites, ces roches extraterrestres
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Il existe différentes sortes de météorites. Ce dossier vous donne les éléments pour les reconnaître. Il détaille également la nature et la composition des météorites.

  
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Il existe différentes sortes de météorites. Voyons ici les sidérites, les lithoïdes, les pallasites et les chondrites.

Sidérites et figures de Widmanstätten

Les sidérites sont une famille de météorites peu abondantes, moins de 6 % de l'échantillonnage. Cependant, à qui sait les reconnaître et les traiter, elles offrent au regard une classe qui n'a d'égal que les pallasites.

D'aspect extérieur sombre, comme beaucoup de pierres, la sidérite n'offre a priori aucun intérêt. Très lourde et sensible à l'aimantation, un spécialiste la reconnaîtra pourtant immédiatement dans un lot de roches amorphes.

La coupe d'une sidérite présente en effet une structure caractéristique qui en fait tout l'intérêt : le motif de « Widmanstätten » (ou figures de Widmanstätten). Lorsqu'elle est coupée, son cœur mis à jour et sa surface polie puis attaquée à l'acide ou chauffée, on découvre que la masse de fer est traversée par des lames de nickel et, parfois, d'autres métaux. Certaines contiennent un réseau enchevêtré de lignes dont l'orientation dépend du sens de la coupe. On ne retrouve plus les typiques grains cristallisés et juxtaposés des lithoïdes.

Le motif de Widmanstätten (aussi appelé figures de Widmanstätten) est typique des sidérites. Notez les inclusions dans la sidérite IIIAB de Willamette, à droite. © Documents NMNH et collection Nyrockman

La seconde étape est l'analyse des composants. Elle nécessite un appareillage plus complexe. Elle se fait d'ordinaire au moyen d'un microscope électronique à balayage, qui reproduit en même temps les spectres d'émission X des atomes détectés. Une première approche peut s'effectuer par une attaque avec des produits chimiques.

Quatre-vingt-onze pour cent de ces météorites sont composées de fer (à 87 %). Ces sidérites contiennent également du nickel (12 %), du cobalt (1 %) ainsi que des traces de phosphore et de soufre. Elles sont réparties en 13 grandes catégories en fonction de leur teneur en métaux.

Ces sidérites ont été formées dans un lointain passé, dans le noyau d'un astre parent encore en fusion qui a différencié le fer des silicates moins denses et s'est ensuite refroidi. Le fer et le nickel se sont ensuite cristallisés pour donner le motif de Widmanstätten, un des multiples agencements possibles du métal fondu.

Un conseil si vous en achetez : faites attention à leur conservation. Ces météorites sont constituées de fer. Pourtant, elles sont souvent abandonnées à l'air libre dans une vitrine ou sur une étagère. Si c'est le cas, le fer s'oxydera en l'espace de quelques années et votre belle sidérite commencera à rouiller. Prenez conseil auprès d'un musée ou d'un laboratoire de chimie afin qu'il vous procure un antioxydant avec lequel vous pourrez enduire la partie polie et prévenir ainsi un vieillissement prématuré.

Les lithoïdes, des météorites non ferreuses : achondrites et chondrites carbonées

Les lithoïdes sont une famille qui regroupe les météorites non ferreuses ; c'est la plus importante avec près de 93 % de tous les spécimens connus. Les lithoïdes regroupent :

  • les achondrites, dont la croûte est lisse ;
  • les chondrites carbonées, que l'on reconnaît à leur croûte boursouflée.

Toutefois, c'est l'analyse microscopique ou chimique qui est souvent déterminante.

Les lithoïdes sont des météorites non ferreuses. © DR

Les lithoïdes ne contiennent pas de fer ni de nickel. Elles sont beaucoup plus fragiles que les sidérites et peuvent se désagréger au contact du sol. Constituées de matière différenciée ou totalement retraitées, elles sont formées par fusion puis recristallisation dans le cœur ou à la surface d'un astre parent. Il en résulte une structure et une minéralogie distinctes typique d'un processus igneux.

Les achondrites contiennent surtout du silicium et des silicates tel l'oxyde de magnésium. On relève également des traces de chlore, de potassium, de scandium, de titane, de vanadium, de manganèse, etc. La présence d'enstatite leur donne une couleur interne blanche.

Les pallasites et leurs cristaux d'olivine

Les pallasites, de la famille des mésosidérites, contiennent du fer et des inclusions de silicates, en particulier de l'olivine qui leur donne un aspect très coloré. Elles sont fortement convoitées et présentent une valeur marchande appréciable.

Pallasite. Esquel 1951, Chubut, Argentine. © DR

Les chondrites : carbonées, ordinaires et à enstatite

La datation isotopique donne aux chondrites un âge de 4.55 milliards d'années. C'est l'âge approximatif du Système solaire. Elles sont donc les rares représentantes virginales de la matière première qui façonna le Système solaire (même si, comme nous allons le voir, dans de nombreux cas, leurs propriétés natales ont été altérées par la chaleur ou le froid). Leur étude se révèle donc particulière intéressante pour déterminer la composition primitive du Système solaire.

Des chondrites ordinaires. © DR

Ce type de météorite se compose de 15 à 75 % de chondres (du latin chondros qui signifie « grain de sable »), une sorte de petites inclusions claires composées d'olivine et de pyroxène dans différentes proportions et structures.

Par leurs propriétés et leur structure granuleuse particulière, les chondrites nous donnent un indice précis quant à leurs origines. Les chercheurs les ont divisées en trois grandes familles :

  • les carbonées ;
  • les ordinaires ;
  • les enstatites.

Les chondrites ordinaires, les plus communes, contiennent à la fois des éléments volatils (gaz) et des éléments oxydés (fer, magnésium, etc.) qui ont subi une cristallisation rapide, parfois sous forme liquide. Leur forme sphérique suggère également une gravité très faible voire absente. Ces processus font penser qu'elles ont séjourné à l'intérieur de la ceinture des astéroïdes et ont évolué dans un environnement à l'écart des planètes, loin des contraintes gravitationnelles.

Groupe des chondrites ordinaires. © DR

Les chondrites enstatites présentent abondamment des éléments réfractaires, signe de hautes températures. Elles ont été complètement réduites. Elles proviendraient donc de la région interne du Système solaire.

Quant aux chondrites carbonées, elles présentent le plus d'éléments volatils et sont également les roches les plus oxydées. Elles auraient été formées à plus grandes distances du Soleil.

Chaque catégorie de chondrite est ensuite subdivisée en sous-groupes pour distinguer certaines structures typiques de leur évolution.

Les chondres contiennent des éléments bien structurés que l'on a regroupés en 6 textures (voir image ci-dessous).

La composition des chondres. © DR

Les chondrites carbonées se subdivisent en trois grandes catégories en fonction de leur teneur en matière organique :

  • le type C1 contient des sulfates, de la magnétite de fer, du nickel et des silicates sous forme hydratée amorphe. Leur structure granuleuse prouve que la matière s'est agglomérée à basse température, inférieure à 500 °C. Ces météorites contiennent jusqu'à 6 % de composés organiques (carbone) ;
  • le type C2 renferme du soufre et du fer sous forme hydratée. Ces météorites contiennent des chondres, petites inclusions d'environ 1 cm de diamètre. Elles contiennent 2,5 % de carbone ;
  • le type C3 est moins hydraté que les chondrites de type C2 et contient beaucoup moins de carbone (0,5 %).

Enfin les chondrites carbonées sont divisées en divers groupes pétrographiques :

  • CI: Ivuna ;
  • CK: Karroonda ;
  • CM: Mighei ;
  • CO: Ormans ;
  • CR: Renazzo ;
  • CV: Vigarano.
À gauche, coupe de la météorite d'Allende (CV3). À droite, une chondrite carbonée tombée dans le Sahara. Notez les nombreuses chondres (alvéoles circulaires) et les inclusions de calcium-aluminium (à gauche, les deux grandes zones les plus blanches). © DR

Les chondrites de types C1 et C2 renferment donc du carbone dont les molécules organiques sont parfois solubles dans les solvants organiques ou inorganiques. Des controverses passionnées ont été soulevées par les biochimistes H. Urey, G. Claus, B. Nagy et consorts à propos de traces de microfossiles découvertes dans la météorite d'Orgueil, celle d'Ivuna et plusieurs autres chondrites carbonées.

Ils avaient en effet découvert des sortes de microfossiles sphériques qui n'existaient pas dans les autres types de météorites et qui rappelaient la structure compartimentée des cellules ou certaines algues. Cependant, jusqu'à présent, les expertises semblent indiquer que les composants insolubles ne contiennent aucune trace d'organismes, morts ou fossiles. Les rares chondrites carbonées pétillantes de vie que l'on a trouvées ne contiennent en réalité que du gaz carbonique dissous...

Les chutes de météorites carbonées. © DR

Une tentative d'explication se dégage aujourd'hui grâce à l'analyse spectrale qui révèle que les chondrites carbonées présentent un spectre infrarouge similaire aux composés aromatiques tels que la suie ou la cellulose. Il semblerait que ces météorites se soient « charbonisées » en subissant une métamorphose identique à celle du bois de charbon.

Enfin, Roy S. Lewis et ses collaborateurs de l'Institut américain Enrico Fermi ont démontré que la plupart des chondrites contenaient un peu de poussière de diamant dans une proportion allant jusqu'à 780 ppm (Murchison). Cet élément s'est formé à l'extérieur du Système solaire, dans une phase métastable lors de la condensation stellaire.

Les chondrites de type C2 contiennent également de petits noyaux de la taille du micron formés de grains de quelques dizaines de nanomètres de diamètre. Elles présentent aussi une teneur anormale du rapport des isotopes du néon Ne-20/Ne-22 par rapport à la constitution moyenne du Système solaire. Ces découvertes indiqueraient que ces météorites se sont vraisemblablement formées lors d'une phase gazeuse en dehors du Système solaire, sous les rayonnements des novae et des supernovae, il y a plus de 4,5 milliards d'années.

NB. Pour les anglophones, divers sites Internet traitent d'exobiologie et de l'étude des météorites, dont celui de la Nasa et ses centres spécialisés ainsi que Spaceref.