Comment sait-on qu'une météorite vient de Mars ?

Pierre Thomas

ENS Lyon

Emmanuelle Cecchi

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

Florence Kalfoun

ENS Lyon / DGESCO

15/06/2001

Résumé

Des météorites particulières, les SNC (Shergottite, Nakhlite, Chassignite), très rares, ont été l'objet dans le passé de débats très intenses concernant leur origine. Des analyses de gaz contenus dans l'une de ces météorites (shergottite EETA 79001) viennent confirmer l'hypothèse d'une origine martienne.


La question

« Comment sait-on qu'une météorite vient de Mars? »

La réponse

Depuis le début de 19ième siècle, les "naturalistes" classent les météorites avec les critères "usuels" des géologues: structure, minéralogie, composition chimique ...

On trouve:

  • les chondrites, mélange intime de fer (plus ou moins oxydé) et de silicates, mélange qui n'a en aucun cas la structure et la texture d'une roche magmatique,
  • des météorites de fer (sidérites) ou très riches en fer (pallasite ...)
  • des météorites à structure de roche magmatique (lave basaltique, gabbro, roche grenue plus ou moins cumulative riche en pyroxène et/ou olivine ...), classe que l'on appelle maintenant "achondrite".

Voir Tableau Classification des météorites

En fonction des critères usuels de la géologie, géochimie ..., ces achondrites magmatiques ont été classées en divers catégories (Eucrite, Howardite, diogenite ...), et une petite dizaine de météorites constituaient une classe minéralogiquement, chimiquement et isotopiquement "à part": les SNC (Shergottite, Nakhlite et Chassignite) , noms venant du nom de 3 météorites célèbres de cette classe, tombées respectivement à Shergotty (1865, en Inde), Nakhla (1911, Égypte) et Chassigny (1815, Haute Marne, France).

Ces SNC sont des basaltes, des clinopyroxénites, des dunites ...

Figure 1. La dernière SNC découverte dans le désert du Sahara

La dernière SNC découverte dans le désert du Sahara

A la fin des années 1970, ces SNC ont été datées, et des âges extrêmement jeunes pour des météorites (inférieurs à 1,3 milliards d'années) ont été trouvés. Ces SNC viendraient donc d'un corps silicaté possédant un magmatisme encore actif à cette époque, que l'on a appelé "corps parent des SNC". Ces météorites auraient été extraites de ce corps parent par un (des) impact(s) violent(s), impact(s) qui aurait projeté(s) dans l'espace des fragments de ce corps parent. Les fragments, mis sur orbite solaire par ce choc auraient ensuite recoupé l'orbite terrestre. Les SNC sont donc des impactites.

Figure 2. Schéma explicatif de la formation et provenance de la météorite SNC NWA 817

Schéma explicatif de la formation et provenance de la météorite SNC NWA 817

Mais de quel corps parent sont issus les météorites SNC ?

  • La Terre  ? On aurait reconnu les roches...
  • La Lune ou Mercure  ? Leur volcanisme est éteint depuis 3 Ga, et pour la Lune, on aurait reconnu puisqu'on possède maintenant une quinzaine de météorites lunaires...
  • Les astéroïdes  ? Ce sont les corps-parents des météorites classiques, et leur volcanisme est éteint depuis 4,4 milliards d'années ...
  • Vénus  ? Le volcanisme récent existe bien, mais la forte gravité superficielle de Vénus interdit quasiment l'éjection de fragment sur une orbite recoupant la Terre.
  • Io  ? Le volcanisme récent existe aussi, mais là c'est la gravite de Jupiter qui empêche l'éjection au loin.

Il ne reste donc qu'un seul candidat possible : Mars  !

Cette proposition a alors été l'objet de débats scientifiques intenses, et le quasi consensus actuel sur l'origine martienne des SNC a été obtenu par une donnée nouvelle : l'analyse des gaz contenus dans la shergottite EETA 79001.

Analyse des gaz contenus dans la météorite EETA 79001

Quand une grosse météorite tombe sur Terre, les débris du substratum terrestre éjectés par l'impact sont très fracturés. Parfois, ces fractures ont été tellement chauffées qu'elles sont devenues des veines vitreuses.

Et parfois dans ces veines vitreuses, on retrouve dissout ou en micro-bulles des gaz issus de l'atmosphère (atmosphère terrestre dans ce cas)...

Figure 3. Échantillon d'impactites terrestres (cratère de Rochechouart)

Échantillon d'impactites terrestres (cratère de Rochechouart)

Des veines vitreuses recoupant un granite sont visibles. L'échantillon est un fragment du socle limousin. Une analyse de ce verre permettrait, s'il contient des inclusions gazeuses, d'avoir un échantillonnage de l'atmosphère triasique...


EETA 79001 présente de telles veines vitreuses, qui contiennent des micro-inclusions gazeuses, témoins probables de l'atmosphère du corps parent des SNC.

L'analyse chimique et isotopique de ces gaz montre:

  • ces gaz sont très différents de ceux de l'atmosphère terrestre, ce qui exclut une possible contamination terrestre,
  • ces gaz sont identiques a ceux de l'atmosphère martienne analysée in situ en 1976 par les sondes Viking.

Donc, a moins d'un hasard extraordinaire, EETA 79001 vient bien de Mars, et sans doute aussi toutes les autres SNC (ALH84001, NWA-287,....).