La météorite « Flammarion » - « Langres »

Pourquoi « Flammarion » ?
Il existe déjà la météorite « Diderot » trouvée dans le Sahara de même composition et origine que la météorite « Chassigny ». Il existe encore la « Théodore Monod »... J’ai pensé attribuer à cette nouvelle météorite le nom de « Flammarion » en hommage à Camille Flammarion, célèbre astronome haut-marnais, né à Montigny-le-Roi et qui fit une partie de ses études à Langres. (1)

Pourquoi « Langres » ?
La « Meteoritical Society » est le seul organisme international habilité à classer d’une manière officielle les météorites. Concernant ma trouvaille, elle lui a attribué le nom de « Langres ». (2) Ce nom désignant également la météorite « Chassigny », il est préférable de lui attribuer le nom de « Flammarion » - « Langres ».

Quelle est donc cette météorite ?
Le 03 février 2007, alors que j’effectuais une balade le long de la « Bonnelle », charmante petite rivière qui rejoint la Marne, je vis près de la ferme Sainte-Anne de la communauté des Soeurs de la Providence à Buzon, commune de Langres, un caillou rougeâtre, partiellement arrondi. Je n’ai pas pensé sur le coup qu’il pouvait s’agir d’une météorite, mais habitué depuis fort longtemps à collecter les objets qui me surprennent, je l’ai ramassé. Je l’ai ensuite mesuré : 75mm x 65mm x 40mm, pesé : 340g. J’ai calculé son volume : 100 cm3, sa densité : 3,4±0,1, densité supérieure à la plupart des roches terrestres. Celle des péridotites atteint cependant cette valeur. Cette roche est légèrement magnétique signe qu’elle contient du fer métal libre.

La météorite « Flammarion » - « Langres »

Coupe de la météorite « Flammarion » - « Langres »

Son observation à la loupe binoculaire m’a surpris car je ne m’attendais pas à trouver une pareille structure minéralogique à savoir une multitude de sphérules ou chondres dont la taille varie de 3 mm à 1/10 de mm. Après quelques recherches j’ai su qu’il s’agissait d’une météorite de type chondrite.

Le tableau ci-dessous met en évidence les 3 catégories de chondrites. (3) Ce sont des météorites pierreuses non différenciées qui représentent 86% des collectes. Les chondrites carbonées qui comme leur nom l’indique contiennent du carbone, parfois même sous la forme de molécules organiques complexes (hydrocarbures, amines, acides aminés notamment). On les désigne en utilisant la lettre C (carbonée) suivie de la première lettre du lieu de leur découverte. Ainsi CO désigne la chondrite carbonée tombée à Ornans (commune du Doubs). Elles sont rares, 5% des collectes. Les chondrites à enstatite encore plus rares ne représentent que 1% des collectes (le pyroxène est totalement magnésien (MgSiO3)). E comme Enstatite et H pour High et L pour Low (haute ou faible teneur en fer libre). Puis les chondrites ordinaires.

Tableau de classification des météorites non différenciées.

On peut les classer selon l’analyse modale consistant à attribuer à chaque minéral un pourcentage en volume de la roche.

Pour revenir à ma météorite, je suis entré en relation avec le L.E.M.E. (Laboratoire d’Etude de la Matière Extraterrestre) du MNHN de Paris afin qu’il procède à son analyse et qu’elle soit ainsi authentifiée. Mme Catherine Caillet Komorowski directrice du L.E.M.E. m’a envoyé un certificat attestant qu’il s’agit d’une chondrite ordinaire de type L, constituée essentiellement d’olivine et entre 7% et 15% de métal libre. (4)

Sa croûte de fusion a perdu le vernis noir caractéristique. Elle est devenue rougeâtre suite à une altération atmosphérique de l’olivine qui libère des oxydes ferriques (oxydes de fer III). L’olivine se dégrade sous plusieurs formes minérales : saponite, goethite FeO-OH, iddingsite : MgO.Fe2O3.SiO3.4H2O.

On distingue encore des sous-types en appréciant l’état des chondres qui disparaissent plus ou moins selon le degré de métamorphisme subi.

Une météorite très rare.
Concernant la météorite « Flammarion » - « Langres », il s’agit du sous-type L4 (chondres bien distincts), sous-type très rare. En 2005, le MNHN de Paris a répertorié dans son fonds 1349 météorites. Leur classification en fait apparaître seulement 8 de sous-type L4 soit 0,6%.

Coupe de la météorite « Flammarion » - « Langres » :
les chondres sont bien visibles et abondants.

Tableau récapitulatif des météorites de sous-type L4 acquises par le MNHN Paris

J’ai photographié un échantillon de ma météorite au travers d’un microscope optique x120. On peut voir un microcristal cubique très probablement de pyrite (sulfure de fer) parmi des micro-grains d’olivine. Il s’agit de l’un des plus anciens cristaux formés dans notre système solaire âgés de 4,56 Ga !

Microphotographie (x120) d’un échantillon de la chondrite « Flammarion » - « Langres »

Le mécanisme de nucléosynthèse :
Les recherches en astrophysique et en astrochimie ont fait de grands progrès durant ces dernières décennies (satellites, sondes, outillage de haute technologie et collaboration accrue des Agences). On connaît ainsi d’avantage le mécanisme de fonctionnement des étoiles. On parle de leur structure en pelure d’oignon car les éléments chimiques se forment dans un ordre précis, de la périphérie au centre.
L’ajout de protons dans un noyau d’atome existant donne naissance à un nouvel atome. Plus l’étoile est massive, plus la température au cœur de l’étoile (millions de degrés) s’élève et plus des atomes lourds se forment rapidement par fusion (nucléaire). D’une manière simplifiée le mécanisme est le suivant : l’atome d’Hydrogène en s’alourdissant d’un neutron donne le Deutérium. 2 atomes de Deutérium en fusionnant forment 1 atome d’Hélium. 3 atomes d’Hélium produisent 1 atome de Carbone. 1 atome de Carbone et 1 atome d’Hélium font apparaître l’atome d’Oxygène. 1 atome d’Oxygène et 1 atome d’Hélium constituent l’atome de Néon. Ce processus de nucléosynthèse stellaire se termine au stade de l’atome de Fer par manque d’énergie thermique.

Les éléments constitutifs des chondrites sont donc issus d’étoiles dont certaines ont été massives (plusieurs dizaines de fois la masse du soleil) et à durée de vie courte (10 Ma), capables de produire l’atome de Fer.

La présence d’éléments chimiques encore plus lourds que le fer tel que l’uranium suggère une nucléosynthèse endothermique phénoménale que l’on ne trouve que dans l’explosion d’étoiles massives en novas, super novas. Tous les éléments produits sont éjectés et forment un immense nuage dont un fragment va donner notre système solaire.

L’analyse des poussières interstellaires par les spectromètres installés sur le satellite ISO (Infrared Space Observatory) développé par ESA (Agence Spatiale Européenne) en 1995 et le satellite Spitzer (Space Infrared Telescope Facility) de la NASA lancé en 2003 ont mis en évidence des olivines riches en magnésium, tel que la forstérite : Mg2SiO4, des pyroxènes (diopside : CaMgSi2O6) ainsi que de la glace d’eau. (5)

Coupe d’une étoile massive dans laquelle a lieu la nucléosynthèse.

Scénario des événements conduisant à la formation des chondrites ordinaires (dont la « Flammarion » - « Langres »).

9 Ga après le Big Bang, un immense nuage d’Hydrogène et d’Hélium formés lors de la nucléosynthèse primordiale, tourne autour du centre de notre actuelle galaxie. Il s’est enrichi depuis cette explosion primordiale de nombreux éléments chimiques formés par nucléosynthèse au cœur de plusieurs générations d’étoiles. On y trouve encore des radicaux OH, CN et des molécules : H2, H2O, CO2, NH3, HCN... Certains éléments tel le Fer, proviennent d’étoiles massives en fin de vie. Enfin, l’explosion de super novas expulse dans de ce nuage des éléments encore plus lourds, l’Uranium par exemple, produits par nucléosynthèse explosive. Il y a 4,6 Ga, ce nuage s’effondre sous l’effet de sa propre gravité et se fragmente. L’un de ses fragments va former un disque qui deviendra notre système solaire. Plus il se contracte et plus il tourne vite (selon la loi de la conservation du moment angulaire). Au centre, la matière se concentre et va former la protoétoile. Le soleil possède 99,9% de la masse totale du système solaire. Le reste des matériaux s’agglomère par accrétion pour former les planétésimaux d’où sont issues les chondrites puis les planètes. (6)

La formation des corps réfractaires ou CAls (Calcium, Aluminium, rich Inclusions) :
La température du nuage protoplanétaire va petit à petit baisser. Lorsqu’elle se situe entre 1500°C et 1200°C les éléments réfractaires se condensent : Oxyde de Calcium, Corindon (Oxyde d’Aluminium Al203), Spinelle (Oxyde d’Aluminium et de Magnésium : MgAl2O4 ), Perovskite (Titanate de Calcium CaTiO3). Puis vers 1200°C ce sont les alliages métalliques Fe-Ni. (7)

La formation des chondrites ordinaires : entre 1200°C et 950°C ce sont les Olivine, Pyroxène, Plagioclase qui se condensent. Des gouttelettes prennent la forme de micro-sphères (de 3 mm à 1/10 mm) appelées chondres sous l’effet d’une faible gravité. Rapidement les chondres se rassemblent, se « collent » les uns aux autres (par accrétion). Une matrice ferro-silicatée plus ou moins hydratée enrichie des atomes avoisinants, soude les chondres. Sa proportion varie selon les chondrites, allant de quelques % à presque 100%. Une coexistence entre des éléments de forte masse volumique tel que le Fer métal libre (8g/cm3) et des composants chimiques de faible masse volumique tel que les Silicates (3g/cm3) montre qu’il n’y a plus eu de fusion ou différenciation. C’est pour cette raison que les chondrites sont des corps non différenciés.

Schématisation de l’échantillon de la météorite « Flammarion »- « Langres »
chondrite ordinaire de type L et sous-type L4

Méthode de datation des chondrites : (8)
Les minéraux possèdent en leur sein de véritables horloges atomiques qui vont donner leur âge. Ces radiochronomètres sont choisis en fonction de leurs caractéristiques isotopiques. Pour connaître l’âge absolu d’une roche très ancienne on utilise les isotopes radioactifs à longue période tel que l’Uranium 238. Il faut bien entendu qu’il soit présent dans la roche. A l’aide d’un spectromètre de masse on cherche la quantité d’Uranium 238 considéré comme l’élément Père et celle de l’isotope radiogénique le Plomb 206 considéré comme l’élément Fils duquel il est issu. On détermine ainsi l’âge des éléments les plus anciens présents dans les chondrites à savoir les CAIs. On sait en effet que l’isotope Père se désintègre en isotope Fils selon une durée précise. La demi-vie de désintégration de l’Uranium 238 en Plomb 206 ou période est de 4,468 milliards d’années. La décroissance radioactive n’est pas linéaire mais exponentielle et propre à l’isotope donné. Elle correspond à la moitié de la quantité désintégrée. Connaissant le rapport 238U/206Pb on peut en déduire l’âge de la roche. Si le système est resté fermé on se contente de ce rapport. Si le système s’est ouvert suite à un métamorphisme de chocs par exemple, on prend en compte d’autres isotopes tel que l’Uranium 235 et le Plomb 207 et on établit des corrections.
Le bilan de la réaction de la désintégration est :
238U ----------------------------> 206Pb
émission de 8α et de 6β
masse atomique 238 masse atomique 206

L’âge des CAIs est estimé à 4,5672 Ga. Une fois l’âge des CAIs connu, on obtient un temps 0 à partir duquel on établit une chronologie relative. On utilise des radio isotopes radioactifs à courte période tel que le 182 Hf – 182 W (Hf = Hafnium et W = Tungstène), T=9 Ma ou le 60 Fe – 60 Ni, T=2,6 Ma ou encore le 26 Al – 26 Mg, T=0,717 Ma.
Les corps-parents qui ont donné les chondrites ordinaires (dont la météorite « Flammarion ») ainsi datés se sont formés entre 1,2 Ma et 2,5 Ma après les CAIs soit entre 4,5660 Ga et 4,5647 Ga. Certains chercheurs (9) ont obtenu d’autres valeurs allant de 1,2 Ma à 4 Ma soit entre 4,5660 Ga et 4,5632 Ga. De plus, la formation des chondres dans une même chondrite a pu s’étaler dans le temps.

Le lieu d’origine de la météorite « Flammarion » - « Langres » :
Il a fallu attendre le 18 juillet 1803 pour que l’Académie Royale des Sciences de Paris reconnaisse l’origine extra-terrestre des météorites ! Aujourd’hui, on en sait heureusement plus sur ces corps célestes. Plusieurs millions d’astéroïdes gravitent autour du soleil entre Mars et Jupiter. Il est donc très fortement probable que le corps-parent de cette météorite vienne de l’un d’entre-eux. On peut même préciser sa localisation dans la ceinture principale. On distingue en effet plusieurs types d’astéroïdes. Le type C se rapporte aux astéroïdes carbonés qui représentent 75% de la masse totale des astéroïdes (albédo très faible 0,03). Ils gravitent dans la zone externe de la ceinture principale (entre 3,2 UA et 2,8 UA). Le type M contient les astéroïdes métalliques. Le type S correspond aux astéroïdes silicatés qui représentent 17% de la masse totale (albédo entre 0,1 et 0,22). Ils circulent dans la zone centrale et interne. C’est parmi eux que se trouve probablement le corps parent de la météorite « Flammarion » - « Langres ». Elle proviendrait d’un lieu situé à une distance au soleil comprise entre 2,8 UA et 2,0 UA et par rapport à nous entre 1,8 UA et 1 UA. (1 UA = distance Terre-Soleil soit 150 millions de Km).

Localisation de l’astéroïde corps-parent de la météorite « Flammarion » - « Langres »

Macrophotographie de la météorite « Flammarion » - « Langres » montrant des micro fissures.
Ces microfissures se sont probablement formées soit au moment de l’impact entre les deux astéroïdes, soit au moment de l’explosion du météoroïde entrant dans l’atmosphère terrestre.

La datation de la durée de vol d’un météoroïde :
On peut connaître la durée de circulation d’un météoroïde dans l’espace et donc fixer le moment de la collision entre les astéroïdes. En effet, n’étant plus protégé dans le corps-parent, il est bombardé par des particules à haute énergie qui constituent le rayonnement cosmique (proton, neutron). Des réactions de spallation nucléaire dues au bombardement des rayons cosmiques ont lieu, le Magnésium 24 se transforme en Néon 21 (3 protons sont arrachés). En calculant l’abondance des atomes formés on peut connaître le temps d’exposition ou temps de vol dans l’espace. Pour les chondrites ordinaires on l’estime en moyenne à quelques millions d’années (5 à 10 Ma).

On peut encore déterminer la durée de résidence terrestre d’une météorite c’est à dire depuis combien de temps elle est sur terre (lorsqu’il s’agit d’une trouvaille). Lorsqu’elle arrive sur Terre, elle est protégée des bombardements cosmiques grâce à l’atmosphère terrestre. On mesure la décroissance radioactive de certains éléments qui ont cessé de se former sur Terre (ex : le Néon 21). Certaines chondrites trouvées dans les déserts sont tombées voilà 50 000 ans. D’autres dans l’Antarctique sont datées de 150 000 à 400 000 ans. La plus ancienne chondrite trouvée est tombée voilà plus de 2 millions d’années : FRO 01149 (trouvée à Frontier Mountain en Antarctique en 2001. Elle pèse 1,5g. C’est une chondrite de type H4). La mesure concernant la météorite « Flammarion » - « Langres » n’a pas été faite ce qui nous laisse dans l’incertitude à ce sujet.

Quelle différence y a-t-il entre une chute et une trouvaille ? La météorite « Chassigny » - « Langres » est une chute. Des témoins ont entendu le 3 octobre 1815 une terrible détonation dans le ciel au-dessus de Chassigny puis ont vu un bloc encore fumant au sol ayant creusé un petit cratère dans un terrain situé en bordure du village. Tout cela a été consigné. Il s’agit incontestablement d’une chute. Quant à la météorite « Flammarion » - « Langres », il s’agit d’une trouvaille car je ne l’ai pas vue tomber. Je l’ai trouvée posée au sol. Dans le cas d’une trouvaille, il n’est pas possible d’affirmer que la météorite soit tombée à cet endroit. Elle a pu être déplacée au cours du temps.

Pourquoi les météoroïdes explosent-ils ? Lorsqu’ils circulent dans l’espace leur température est de l’ordre de -200°C. Lorsqu’ils arrivent dans l’atmosphère terrestre à 15 km/s ils sont subitement freinés par l’atmosphère provoquant l’échauffement de leur surface. La température à cet endroit peut atteindre plus d’un millier de degrés et une pellicule vitrifiée ou croûte de fusion apparaît. L’écart de température entre la surface et l’intérieur du bloc provoque un choc thermique tel qu’ils explosent. De nombreux fragments (parfois plusieurs milliers) tombent au sol.

Comment les météorites se dispersent-elles ?
L’exemple du météoroïde de St-Robert, commune de la Province du Québec, nous donne des renseignements intéressants concernant la chute de ses fragments. Un groupe de météorites est tombé le 14 juin 1994 à 20h02 sur des terres agricoles. On ramassa 20 météorites pour une masse totale de 25 kg. On voit sur le schéma que les météorites suivent une direction et se répartissent selon une ellipse de chute de plusieurs km. Il en a été très probablement de même pour les météorites « Chassigny » - « Langres » et « Flammarion » - « Langres ».

L’eau sur terre et les météorites.
La terre s’est formée voilà 4,5 Ga à partir de météorites et de comètes (accrétion). Quelques centaines de millions d’années plus tard, elle fut encore bombardée par ces corps célestes. Les analyses ont montré qu’ils contiennent des molécules d’eau en quantité suffisante pour être à l’origine de notre hydrosphère (10)

Conclusion.
Il n’existe pas à ma connaissance de lieux sur notre planète ayant reçu de tels visiteurs extra-terrestres à savoir une météorite dont l’origine est martienne, la « Chassigny » - « Langres » et une météorite dont l’origine est un astéroïde, la « Flammarion » - « Langres ». Cette dernière, constituée des premiers matériaux constitutifs de notre système solaire, garde tel un précieux trésor, les caractéristiques chimiques primordiales de nos origines. Son nom rappelle le célèbre astronome haut-marnais qui a su vulgariser des données complexes de notre univers. (11)

La météorite « Flammarion » - « Langres »

Notes et Bibliographie :
Les références données ci-dessous sont indiquées pour approfondir le sujet traité.

(1) Hubert Flammarion et Jacques Bochaton : « Camille Flammarion et la météorite ».Cahiers Haut-Marnais n°253 2d trimestre 2008.
(2) http://www.lpi.usra.edu/meteor/index.php
(3) http://www.emse.fr/~bouchardon/enseignement/processus-naturels/up1/web/wiki/MC%20-%20Meteorites%20-%20Non%20differentiees%20Chondrites%20-%20BenFadhel-Cisse-Padet-Sautier-Turon.htm
http://ipag.osug.fr/~beckp/Research/Teaching_files/cours_3_beck.pdf
(4) Caractéristiques de la météorite « Flammarion » - « Langres » apparaissant dans le bulletin de la Meteoritical Society et transmises par Mme Caillet Komorowski directrice du L.E.M.E. du MNHN de Paris.

(5) http://umet.univ-lille1.fr/Mineraux/Astro/Davoisne_these.pdf Thèse soutenue par Carine Davoisne le 22 septembre 2006 à l’Université des Sciences et Technologies de Lille pour l’obtention du grade de : Docteur de l’Université, spécialité : Sciences des Matériaux : « Evolution des silicates dans les milieux interstellaires, circumstellaires et cométaires : le rôle de l’irradiation et de la température. »
(6) Jean Pirart « La formation des Planètes et du Soleil ». Ed. Broquet. 2001.
(7) https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00551310/document Thèse soutenue par Sophie Berthet le 09 juillet 2009 Université Paris-Est Ecole Doctorale Modes pour obtenir le grade de Docteur de l’Université Paris-Est Discipline : Géomatériaux. « Métamorphisme d’une chondrite à enstatite nommée Indarch : implications sur le phénomène de différenciation planétaire ». Application à la Terre.
(8) https://www.youtube.com/watch?v=9UAWXo0wYjM&index=18&list=PLOVzM5usMpOm0q04N6f7Vp8gXPkMkl-qt
Conférence donnée par Jennyfer Miot maître de Conférences au MNHN de Paris RED’14 Recontres Exobiologiques pour Doctorants portant sur les méthodes de datation radiochronologique des roches.
(9) https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00564555/PDF/These_Villeneuve.pdf Thèse soutenue le 01 juillet 2010 par Johan Villeneuve de l’Institut National Polytechnique de Lorraine, « La formation des chondres : précurseurs et chronologie ».
http://www.crpg.cnrs-nancy.fr/NEWS/PNP2006/RESUMES/Chaussidon.pdf
Marc Chaussidon du centre de recherches pétrographiques et géochimiques de Nancy.
(10) https://www.youtube.com/watch?v=iCj3bZtkEzc
Conférence donnée le 18 novembre 2014 par Vincent Boudon Directeur de Recherche CNRS (Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne, Université de Bourgogne, Dijon).
(11) Dans le bulletin de la Société de Sciences Naturelles et d’Archéologie de la Haute-Marne N°15 année 2016, j’ai ajouté mon étude concernant la météorite « Chassigny » - « Langres » permettant ainsi d’établir une comparaison avec la météorite « Flammarion » - « Langres ».

Crédits photos Jacques BOCHATON
Mis en ligne par James GONCALVES