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Météorites et micrométéorites

Météorites, micrométéorites, la Terre est constamment bombardée de roches et de poussières. En entrant dans l’atmosphère, ils forment une traînée lumineuse, ce sont les étoiles filantes et les météores. La majorité provient des astéroïdes ou des comètes. Ces météorites et micrométéorites sont actuellement principalement collectées dans les déserts froids et chauds.
A partir de 2015, le lancement du programme FRIPON permettra l’observation en continu du ciel avec un réseau de caméras permettant d’observer la chute de météorites et leur éventuelle récupération au sol. L’étude de ces matériaux venus de l’espace permet de mieux comprendre la formation de notre Système solaire.

Qu’est-ce que c’est ?

En permanence, la nuit et le jour, des roches et des poussières extraterrestres entrent à grande vitesse (quelques dizaines de kilomètres par secondes) dans l’atmosphère. En moyenne, il en tombe entre 20 000 et 40 000 tonnes par an sur toute la Terre. La majorité (99,9 %) de cette matière nous arrive sous forme de petits grains de quelques centaines de micromètres (0,1 mm, soit environ l'épaisseur d'un cheveu), ce sont les micrométéorites. Les objets de taille supérieure à quelques centimètres, les météorites, ne représentent que 8 à 10 tonnes par an. La matière extraterrestre qui tombe sur notre planète provient de deux sources principales : la ceinture d’astéroïdes située entre les planètes Mars et Jupiter et les comètes, amas de glaces et de poussières qui voyagent aux confins de notre Système solaire, bien au-delà de la planète Neptune.
Les astéroïdes et les comètes se sont formés très tôt dans l’histoire du Système solaire. Ils contiennent des matériaux ayant servi à former les planètes, dont la Terre. En entrant dans l’atmosphère terrestre, les micrométéorites provoquent un phénomène lumineux en se désagrégeant et en chauffant le gaz sur leur passage, c’est le phénomène d’étoiles filantes (ou de bolide pour les météorites). A certains moments de l’année, par exemple en août, dans son voyage autour du Soleil, la Terre traverse des régions très poussiéreuses, on assiste alors à une augmentation du nombre d’étoiles filantes.

Comment trouver sur Terre la matière extraterrestre ?

Difficilement repérables ailleurs que sur le sol des déserts, les météorites sont traquées autrement. En 2014, un vaste projet d’observation continue du ciel de France avec des caméras situées tous les 100 km a commencé, et y participent les laboratoires Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Ephémérides (IMCCE) et Interactions et Dynamiques des Environnements de Surfaces (IDES). Baptisé FRIPON, ce réseau permettra dès 2015, d’observer la chute de météorites en métropole, avec la détermination de la zone d’impact pour une récupération rapide.
Mais la vaste majorité des météorites étudiées provient de l’Antarctique. La surface glacée de ce continent ne présente que très peu de roches apparentes. Par endroits, les fleuves de glaces font remonter à la surface des milliers de roches dont une large proportion de météorites et des micrométéorites. Le pôle Sud est isolé du reste des terres émergées par les océans, très peu de poussières atmosphériques terrestres parviennent jusqu’à son centre. Grâce à l’aide de l’Institut Polaire Français (IPEV), le Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM) organise des collectes de micrométéorites à proximité de la station scientifique CONCORDIA (Dôme C). Située à 1100 km des côtes de Terre Adélie et à 3200 m d’altitude, les températures y oscillent entre -20 en plein été pour à -80°C durant la nuit australe. En fondant et filtrant de la neige ultra-pure récoltée dans des tranchées, les scientifiques trouvent des poussières extraterrestres dans un état de conservation inégalé.

Pourquoi les étudie-t-on?

Il y a 4,56 milliards d’années, le système solaire se formait. Nous comprenons les grandes lignes de cette époque reculée mais bien des questions restent ouvertes. Au départ, dans une région froide et dense de notre galaxie, un nuage de gaz et de poussières s’est effondré sur lui-même sous l’effet de sa propre gravitation pour donner naissance à une proto-étoile, le proto-soleil. En quelques dizaines de milliers d’années, le soleil a acquis environ la moitié de sa masse actuelle alors qu’autour de lui se formait un disque de gaz et de poussières issus du nuage initial. C’est au sein de ce disque que durant les quelques millions d’années suivants se sont formées les planètes.
Aujourd’hui ce disque a disparu, nous avons perdu la mémoire de ce qui s’y est passé. Quelle était sa structure ? Quelles étaient ses interactions avec l’étoile centrale, avec son environnement extérieur ? Comment en son sein, les poussières se sont-elles agglomérées pour donner naissance à des roches de plus grande taille, puis des petites planètes (planétésimaux) de quelques centaines de kilomètres pour finalement aboutir aux planètes telles que nous les connaissons ? Les météorites et micrométéorites permettent d’apporter des éléments de réponses à ces questions. Parce qu’elles proviennent de petits corps (astéroïdes, comètes) qui n’ont pas été modifiés depuis leurs formation, les météorites et les micrométéorites nous renseignent sur la composition du disque de matière qui entourait le jeune soleil au moment de sa formation. Ce sont les derniers témoins de cette époque.

Qu’y a–t-il à la frontière de notre système solaire?

Qu’est-ce que le Système solaire? Cette question en soulève bien d’autres: quelle taille a-t-il? Quel est son âge, sa forme, sa composition? Pourtant, parmi ces multiples interrogations, une se distingue: est-il possible de définir la frontière entre ce que nous considérons être dans et hors du Système solaire? Lorsque l’on s’éloigne du Soleil, on rencontre d’abord les planètes telluriques, puis les planètes géantes gazeuses et les géantes glacées puis les comètes qui forment la ceinture de Kuiper puis, beaucoup plus loin, le nuage de Oort. Les objets glacés du nuage de Oort, qui forme un réservoir pour des comètes à longue période, sont les derniers objets liés par l’attraction gravitationnelle de notre étoile. Au-delà nous quittons le Système solaire pour entrer dans le milieu interstellaire, l’espace entre les étoiles. Trouver et analyser de la poussière provenant de comètes permet de connaître un peu mieux la composition des objets qui se situent à la frontière de notre Système solaire. Récemment des équipes de recherche franciliennes ont découvert des poussières extraterrestres contenant une proportion anormalement élevée de matière carbonée, riche en azote. Les analyses réalisées récemment à l’aide du Synchrotron SOLEIL et du NanoSIMS du Muséum National d’Histoire Naturelle ont montré que cette matière provient vraisemblablement de la surface de comètes provenant de au-delà de Neptune. Ces nouveaux objets nous ouvrent une fenêtre sur les confins du Système