Mots clés : météorite martienne, Shergotty, SNC, shergottite, nakhlite, chassignites

Météorites martiennes : les shergottites

Tristan Ferroir

Laboratoire de Sciences de la Terre / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

09 - 11 - 2009

Résumé

La météorite Shergotty : une roche volcanique de Mars.


Figure 1. Shergotty, une météorite martienne : lame mince, lumière polarisée analysée

Shergotty, une météorite martienne : lame mince, lumière polarisée analysée
Shergotty, une météorite martienne : lame mince, lumière polarisée analysée

La météorite Shergotty a donné son nom à la classe des shergottites, l'une des 3 classes de météorites martiennes.


Parmi les météorites rares qu'on peut récupérer sur Terre, un groupe de météorites interesse particulièrement les chercheurs : il s'agit de la classe des SNC pour Shergottites-Nakhlites-Chassignites. Il a été démontré que ces météorites proviennent de la planète Mars et ne sont présentes qu'au nombre de 83 contre plus de 35 000 pour les chondrites officiellement référencées. Ces météorites représentent les seules roches de Mars que nous ayons en attendant de prochaines missions avec retour d'échantillons.

Nous proposons ici quelques photographies permettant de discuter la minéralogie et la pétrologie des shergottites en se basant sur le spécimen de référence, Shergotty, ainsi que sur une autre météorite du meme type : Zagami.

Shergotty est une météorite tombée en Inde et dont on a observé la chute en 1865. Elle pèse 5 kg. Zagami est tombée au Nigéria, le 3 octobre 1962 ; elle pèse 18 kg.

Figure 2. Shergotty, une météorite martienne de référence

Shergotty, une météorite martienne de référence
Shergotty, une météorite martienne de référence

Un fragment de la météorite Shergotty qui a donné son nom à la classe des shergottites, l'une des 3 classes de météorites martiennes. Ce fragment de quelques centimètres montre une très belle croûte de fusion.


Si on observe la météorite sous forme de lame mince (figures 1, 3 et 4), on observe que celle-ci est une association de pyroxènes (les minéraux marrons à fort relief en lumière polarisée non analysée) et de feldspaths (les minéraux blancs à faible relief en lumière polarisée non analysée), ce qui fait fortement penser à une pétrologie de type basalte ou gabbro pour la classe des shergottites. En observant plus attentivement la lame mince en lumière polarisée analysée, on observe que, contrairement au feldspaths terrestres qui présentent des mâcles, les feldspaths de la lame mince de Shergotty n'en présentent pas (figure 1). C'est qu'en réalité, ce ne sont pas de vrais feldspaths mais des feldspaths amorphes, vitrifiés sous l'action du choc très puissant qui a éjecté la météorite de la surface martienne. Ces feldpaths « amorphisés » sont nommés maskelynites. Il s'agit là d'une transformation « fréquente » pour les feldpaths, plus fréquente dans les météorites martiennes que dans celles issues d'astéroïdes. En effet, le choc nécessaire à l'extraction d'un fragment de Mars est forcément très violent, puisqu'il doit communiquer à ce fragment une vitesse supérieure à 5 km/s (vitesse de libération martienne).

L'absence de verre magmatique permet donc de ranger la météorite de Shergotty dans la catégorie des gabbros à grains fin.

Figure 3. Shergotty, une météorite martienne : lame mince, lumière polarisée non analysée

Shergotty, une météorite martienne : lame mince, lumière polarisée non analysée
Shergotty, une météorite martienne : lame mince, lumière polarisée non analysée

Même vue que la figure 1, mais ici en lumière non analysée.

On distingue des pyroxènes (minéraux marrons à fort relief) et des "feldspaths" (minéraux blancs à faible relief).


Figure 4. Shergotty, une météorite martienne : lame mince interprétée

Shergotty, une météorite martienne : lame mince interprétée
Shergotty, une météorite martienne : lame mince interprétée

Interprétation de la lame mince des figures 1 et 3.

On distingue des pyroxènes, des feldspaths et quelques oxydes.


L'observation des shergottites à l'œil nu montre bien qu'il s'agit d'un gabbro à grain fin, mais d'un gabbro atypique, car très clair.

Figure 5. Échantillon macroscopique d'un fragment de la météorite de Zagami, autre exemple de shergottite

Échantillon macroscopique d'un fragment de la météorite de Zagami, autre exemple de shergottite
Échantillon macroscopique d'un fragment de la météorite de Zagami, autre exemple de shergottite

Cet échantillon martien mesure 1,3 cm dans sa plus grande dimension. Les cristaux clairs sont des pyroxènes ; leur pauvreté en fer explique leur couleur très claire ; ils ont une dimension moyenne de 0,4 mm. Les zones très sombres correspondent aux maskelynites (feldpaths amorphisés). Il s'agit donc d'un gabbro à pyroxènes clairs et à feldspaths sombres, ce qui n'est pas banal.


Des lames minces taillées dans la météorite Zagami montrent son étroite parenté avec Shergotty.

Figure 6. Zagami, une météorite martienne : lame mince, lumière polarisée analysée

Zagami, une météorite martienne : lame mince, lumière polarisée analysée
Zagami, une météorite martienne : lame mince, lumière polarisée analysée

La ressemblance avec la lame de Shergotty est évidente. L'alignement de points noirs sur le gros pyroxène au centre de la lame mince correspond à 25 points d'analyse à la microsonde.

Lame mince : 2 x 3 cm.


Figure 7. Zagami, une météorite martienne : lame mince, lumière polarisée non analysée

Zagami, une météorite martienne : lame mince, lumière polarisée non analysée
Zagami, une météorite martienne : lame mince, lumière polarisée non analysée

La ressemblance avec la lame de Shergotty est évidente. L'alignement de points noirs sur le gros pyroxène au centre de la lame mince correspond à 25 points d'analyse à la microsonde.

Lame mince : 2 x 3 cm.


Les shergottites sont donc fondamentalement des équivalents pétrologiques de nos gabbros ou de nos basaltes (il y a en fait deux sous-classes dans les shergottites, celle dite basaltique et celle dite picritique ~ grenue). Par ailleurs, les scientifiques ont daté ces roches à 150 Ma (Nyquist et al., 1979). Cependant, il y a actuellement une controverse sur cet âge, des études récentes montrant qu'elles pourraient bien avoir 4,5 Ga (Bouvier et al., 2009). Ces études sont en cours...

L'existence de roches de type gabbro-basaltique, c'est-à-dire magmatiques récentes suggère que l'activité de Mars s'est arrétée il y a moins de 150 Ma si on croit les études de Nyquist. Ceci montrerait donc que Mars est une planète qui était encore active récemment comme en témoigne aussi l'existence de volcans relativement récents comme Olympus Mons. Même si on considère que les shergottites ont réellement 4,5 Ga, l'âge et la composition minéralogique des nakhlites, autre classe de météorites martiennes, suggèrent aussi une activité récente de la planète Mars.

Figure 8. Olympus Mons, volcan de Mars

Olympus Mons, volcan de Mars
Olympus Mons, volcan de Mars

Photographie prise par la mission Mars Global Surveyor, mise en relief et colorisée.


Mots clés : météorite martienne, Shergotty, SNC, shergottite, nakhlite, chassignites