micrometeorites maurette IAP 2 oct 2007




mise à jour le 6 Octobre 2007 rev1
corrigé/complété par le conférencier le 26 Oct 2007 (parag formation de la Terre)
vidéo de la conférence par le CERIMES disponible sur le site (le CERIMES propose aussi toutes les vidéos des conférences IAP) : http://www.cerimes.fr/index.php?page=fiches&op1=view,222779,13,7,262

CONFÉRENCE "LES ÉTOILES FILANTES ET LEURS MICROMÉTÉORITES"
Par Michel MAURETTE Directeur de recherche au Centre de spectrométrie nucléaire et de spectrométrie de masse (CSNSM) Organisée par l'IAP
98 bis Av Arago, Paris 14 ème

le mardi 2 Octobre 2007 à 19H30

Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur. Voir les crédits des autres photos

BREF COMPTE RENDU








Michel Maurette, Directeur de recherche au CNRS en 1969 a été le premier a participer au programme Apollo concernant le retour des échantillons lunaires et leur analyse.


En 1982 il se tourne vers les étoiles filantes et les micrométéorites.

Il travaille au CSNSM.
Situé au cœur du Campus d'Orsay, le Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM) est une unité mixte de recherche relevant de l'Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules (IN2P3), du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) et de l'Université Paris Sud.


La pluridisciplinarité est une caractéristique essentielle du CSNSM. Ses recherches couvrent un très large éventail de thèmes : structure du noyau et interactions fondamentales, physique du solide, irradiation des matériaux, étude élémentaire et isotopique des composants de la terre et de l'univers, astrophysique.



INTRODUCTION SUR LES MICROMÉTÉORITES.

La période qui nous intéresse ce soir c'est l'Hadéen, soit entre 4,45 et 3,9 milliards d'années, époque où la Terre était bombardée de tous côtés.

C'est pendant cette période là que tout est arrivé : l'air les océans, la soupe pré biotique etc..

Les débris interplanétaires percutent en permanence l'atmosphère terrestre, vers les 100km d'altitude la densité de l'air est suffisante pour provoquer une décélération brutale de ces pierres du ciel.
10% survivent à cette entrée dans l'atmosphère; la lumière est due à l'échauffement de la colonne d'air et de la météorite elle même.

Petites poussières sub-millimétriques, les micrométéorites collectées par l'équipe d'Astrophysique du Solide du CSNSM sont parmi les objets les plus primitifs de notre système solaire.
Certaines des phases minérales de ces particules ont peu évolué depuis 4,5 milliard d'année.
Leur composition isotopique permet d'obtenir de précieuses informations sur le système solaire primitif.



La faible trace de ces particules dans l'air permet quand même de reconstituer leur provenance et leur trajectoire qui est d'origine dans le système solaire.

La moyenne des étoiles filantes est de 10 par heure et en cas d'averses (comme les Léonides par exemple comme sur cette photo des Léonides de 2001 © Juraj Toth) elle peut être de 2000 par heure.

Il se produit aussi un phénomène de traînées persistantes sur leurs parcours qui peuvent durer plusieurs minutes.

La luminosité est liée à la masse de la particule, plus elle est grosse plus elle est brillante.



Les plus fines (100 à 200 µ) sont "vues" au radar.






LA NEIGE ULTRA PROPRE DE CONCORDIA.


La zone centrale de l'Antarctique (près de Concordia Dôme C) est particulièrement propice au recueil de micrométéorites, la neige y étant particulièrement propre, en fait les seules poussières sont celles amenées par l'équipe de scientifiques!

Lors des expéditions de 200 et 2002 ils sont parvenus à extraire (après fonte de centaines de tonnes de glace) et filtration quelques centaines de micrométéorites contenus dans le sable glaciaire.






Prélèvements de neige dans une tranchée entre 2 et 4 mètres de profondeur.
Cette neige sera fondue puis filtrée pour en extraire les micrométéorites de la
CONCORDIA-Collection. (© Engrand & Duprat CSNSM-CNRS, Janvier 2002.)



Et voici ce que l'on trouve en analysant ce sable glaciaire :






(AMM = Antarctic Micro Meteorites)

Les particules sont très primitives (classe rare de météorites carbonées-hydratées, 2% des météorites) et similaire aux poussières cométaires (Stardust).

Il y a approximativement 135 groupes de météorites et 99% des micrométéorites appartiennent à un seul groupe des carbonées hydratées (comme celles de Murchison).

Elles contiennent 50% d'argile et sont riches en molécules organiques et en volatils (eau, azote).

Le matériau carboné dominant est le kérogène très inerte.




FORMATION DE L'ATMOSPHÈRE TERRESTRE.

L'eau provient des argiles qui représentent 50% de la masse des micrométéorites et le CO2 il a été produit en partie par le C du kérogène, mais également par la décrépitation des carbonates. L'azote lui a été presque entièrement donné par le kérogène.

On pensait d'abord que l'eau pouvait venir principalement des volcans, mais elle n'a pas la bonne proportion d'eau lourde (Deutérium au lieu de H) par rapport à l'eau normale.

Comme on le voit sur le graphe ci contre, c'est l'eau des micrométéorites qui donne le meilleur accord.

Pour information : SMOW = Standard Mean Ocean Water = eau virtuelle dont les rapports isotopiques en O et D correspondent à la moyenne des rapports isotopiques de l'eau des océans







La pluie de micrométéorites est de l'ordre de 40.000 tonnes par an, à comparer aux 10 tonnes de grosses météorites, il n'y a pas photo, comme on dit!!!

Cette couche permanente de composés carbonés aurait pu jouer un rôle essentiel dans l'apparition des la vie sur Terre ou au moins dans la formation des océans et de l'atmosphère.

C'est ce qu'on appelle le scénario EMMA : Early Micro Meteorites Accretion.


L'atmosphère se serait formée à partir de l'évaporation des produits volatils contenus dans les MM pendant leurs combustion dans la traversée de l'atmosphère. Les AMM reflètent parfaitement la composition de l'atmosphère terrestre.




L'atmosphère a une pureté "micrométéoritique"!

On pense que la composition de ce flux météoritique était invariante dans le temps depuis les origines.


M Maurette appelle cela, le "volcanisme" diffus venu du ciel, qui se répand sur toute la Terre.



Il va produire une atmosphère avec la bonne eau lourde et les bons volatils dans les bonnes proportions.







LA FORMATION DE LA TERRE

L'accrétion hiérarchique dans la nébuleuse solaire a fait passer en moins de un million d'années des grains aux embryons planétaires et ensuite sur une centaine de million d'années coagulation des premiers embryons.
Lors que le planétésimal atteint approx. 6 masses lunaires, il peut conserver son atmosphère.

Ensuite, la jeune Terre, qui est un embryon planétaire, sera soumise à un *bombardement massif-précoce* (EHBomb: Early heavy bombardment) par d'autres embryons planétaires formés en même temps, mais aussi par des corps de tailles beaucoup plus petites, incluant astéroïdes, comètes et leurs débris. Quand elle atteint environ 90% de sa masse finale, elle est percuté par le dernier embryon qui croisera sa route, de taille martienne. Cet impact terminera sa croissance et formera la lune.
Ensuite, les embryons auront disparu, et le système Terre-Lune continuera à subir un bombardement intense par des corps plus petits. En plus du EHBomb, ce bombardement a été décrit par une conjecture tout à fait différente (appelée initialement le Terminal lunar Cataclysm,) qui est survenu vers 3,9 Ga.
On l'appelle aujourd'hui le LHBomb (Late Heavy Bombardment, pour bombardement massif tardif, voir présentation de A. Morbidelli sur ce site).
Seule la première conjecture permet de décrire correctement EMMA.

Puis arrivent les soupes prébiotiques donnant naissance à la vie (expérience de Miller).


Ensuite suit une explication sur le fait que les micrométéorites sont des "roches sources" et sur le rôle du kérogène qui se transforme en pétrole que je dois avouer je n'ai pas bien assimilée et que donc je suis incapable de retranscrire correctement, que je sois pardonné!


Voilà le résumé de cette intéressante présentation où l'on se rend compte du rôle fondamental des micrométéorites dans l'évolution biologique de la Terre.




POUR ALLER PLUS LOIN.


Collecte de poussières extra terrestres dans les régions centrales antarctiques, document pdf de 6 pages.

Les micrométéorites de Concordia par Cécile Engrand, présentation pdf très bien faite. À voir.

Comment se forment pétrole, gaz et charbon ? par JM Jancovici.

Présentation très claire de nos amis Belges (Université Libre de Bruxelles) sur le Kérogène en pdf, à voir absolument.

L'analyse des échantillons de Stardust sur ce site par J Borg.

Consulter pour plus de précisions le chapitre 3: Cometary micrometeorites in planetology, exobiology, and early climatology dans le livre " Comets and the Origin of Life" par M Maurette, chez Springer Verlag (en anglais).




C'est tout pour aujourd'hui!

Bon ciel à tous

Jean Pierre Martin
http://www.planetastronomy.com/