Les chondres, des gouttes de matières primitive fondue

Pierre Thomas

ENS Lyon - Laboratoire des Sciences de la Terre

Florence Kalfoun

ENS Lyon / DGESCO

19/06/2006

Résumé

Chondrites présentant des chondres porphyriques ou non porphyriques, bien visibles.


Figure 1. Gros plan sur un chondre (diamètre ≈1 mm), météorite TAN068

Gros plan sur un chondre (diamètre ≈1 mm), météorite TAN068

Lame mince (LPNA : lumière polarisée non analysée) de la météorite TAN068 (de type H4-5).

Sa structure est caractéristique du refroidissement rapide (moins de quelques heures) d'une goutte de silicates fondus.


Cette semaine du 19 juin 2006 correspond au 4ème anniversaire de notre rubrique "image de la semaine". Pour fêter cette anniversaire, nous allons prendre de la hauteur. Et la photographie du 26 juin 2006, la dernière de l'année 2005-2006, vous montrera que prendre de la hauteur n'empêche pas de rester dans le sujet développé depuis quelques semaines, à savoir les objets déformés.

Les chondrites, comme leur nom l'indique, sont caractérisées par la présence de chondres, petit grain sphérique d'environ 1mm de diamètre (de 0,1 à 3 mm). Ces chondres sont inclus dans une matrice ferro-silicatée. La figure 2 montre une vue macroscopique d'une section polie de la météorite d'Allende, riche en chondres particulièrement visibles.

Figure 2. Section polie de la météorite d'Allende

Section polie de la météorite d'Allende

Chaque cercle blanc, gris ou beige représente la section d'un chondre. Ces chondres sont inclus dans une matrice (mélange de silicates et de fer), ici de couleur gris foncé. Les graduations du bas sont en cm et mm.


Les chondres ont la même composition chimique que la météorite globale, tout en étant beaucoup moins hydratés : ils contiennent principalement de l'olivine, du pyroxène et parfois du fer métallique (figure 3).

Figure 3. Vues en LPNA et en LPA d'une lame mince de la chondrite TAN068

Vues en LPNA et en LPA d'une lame mince de la chondrite TAN068

On voit au centre 2 chondres entiers parfaitement circulaires (diamètre ≈1 mm) ainsi que d'autres chondres coupés par les limites du champ de la photographie. Tous ces chondres sont essentiellement constitués d'olivine et de pyroxène, avec parfois un peu de fer métallique (noir en LPNA). Ils sont inclus dans une matrice faite d'olivine, de pyroxène, d'autres silicates légèrement hydratés (argile, serpentine …) et de fer métallique (noir en LPNA).

LPNA : lumièe polarisée non analysée ; LPA : lumière polarisée analysée.


La structure interne des chondres oscille entre 2 pôles : les chondres non porphyriques (20% des chondres) et les chondres porphyriques (80% des chondres). On sait reproduire de telles structures en laboratoire.

La structure interne des chondres non porphyriques est caractéristique de la cristallisation rapide d'un liquide silicaté (ou ferro-silicaté) qui se refroidit en quelques minutes à quelques heures. Il se produit alors des cristaux très allongés, qui croissent à partir d'un centre de nucléation (figure 4) ou dessinent un "pavage" géométrique.

Figure 4. Vues en LPNA et LPA d'un chondre non porphyrique (diamètre ≈1 mm) dans la chondrite ACFER359, de type L6

Vues en LPNA et LPA d'un chondre non porphyrique (diamètre ≈1 mm) dans la chondrite ACFER359, de type L6

LPNA : lumièe polarisée non analysée ; LPA : lumière polarisée analysée.


La structure des chondres porphyriques s'obtient en refroidissant rapidement un liquide silicaté imparfaitement fondu dans lequel il reste des micro fragments d'olivine et de pyroxène, micro fragment qui grossissent lors de la cristallisation, jusqu'à former un agrégats de cristaux équidimensionnels jointifs (figure 5).

Figure 5. Vues en LPNA et LPA d'un chondre porphyrique (diamètre ≈1 mm) de la chondrite TAN068

Vues en LPNA et LPA d'un chondre porphyrique (diamètre ≈1 mm) de la chondrite TAN068

LPNA : lumièe polarisée non analysée ; LPA : lumière polarisée analysée.


La forme sphérique des chondres prouve qu'ils ont été liquides et ont cristallisé en état d'apesanteur (comme les boules de whisky du capitaine Haddock dans l'album On a marché sur la Lune).

Si l'origine des chondres est assez claire (cristallisation rapide de gouttes liquides silicatées), l'origine de ces gouttes liquide est , elle, controversée. Il faut se replacer dans la nébuleuse pré-solaire, pendant la phase de condensation, phase où des poussières ferro-silicatées se condensent à partir du gaz de la nébuleuse. C'est au cours de cette période de condensation qu'un (ou des) bref(s) épisode(s) de haute température refond(ent) tout ou une partie des poussières existantes.

Plusieurs mécanismes sont proposés pour expliquer ces épisodes de fusions :

  1. chauffage par de bref flash lumineux du proto-Soleil ;
  2. phénomènes de décharges électriques dans le nuage de poussières ;
  3. phénomènes de compression et/ou de friction rapides dus aux passages d'ondes de choc acoustiques.

Si la (les) cause(s) de ce(s) épisode(s) de haute température est (sont) mal connue(s), ce qui est sûr, c'est la brièveté de leur arrêt : la structure des chondres montre qu'ils se sont refroidis très rapidement (de quelques minutes à quelques heures). L'accrétion a alors réuni les chondres nouvellement formés, avec des poussières préexistantes qui ont échappé à la fusion et/ou des poussières qui ont condensé à nouveau après la (les) brève(s) phase(s) de haute température. L'accrétion des chondres et des poussières a donné les corps parents des chondrites, formés des chondres englobés dans une matrice.