L'or de la Terre proviendrait de la chute de 160 astéroïdes géocroiseurs

[Daniel JEquipe du forum]

La
puissance des méthodes de la géochimie n’a rien à envier à celle de la
mécanique céleste. Grâce à elle, le docteur Gerhard Schmidt de
l’Université de Mainz, en Allemagne, pense avoir réussi à expliquer les
abondances de certains éléments dans la croûte terrestre, comme l’or et le platine. Ils auraient été apportés à l’Hadéen par la chute d’environ 160 météorites métalliques.


L’une des branches les plus fascinantes de la
chimie est la cosmochimie. Elle consiste à étudier avec les méthodes
des laboratoires terrestres la chimie à l'œuvre dans les nuages
interstellaires, dans les disques d’accrétion à l'origine de systèmes
planétaires et, bien sûr, lors de la formation et de l’évolution de la
Terre, où elle devient de la géochimie. Le prix Nobel Harold Urey avait
été un des premiers à comprendre que la cosmogonie du système solaire
n’était pas seulement un problème de mécanique céleste et
d’hydrodynamique, comme le pensaient Laplace, Poincaré et Jeans, mais
aussi un problème de thermodynamique et de chimie.


Les abondances d’éléments, de molécules et leur
modifications au cours du temps dans les différentes parties des astres
du système solaires non seulement influencent leurs évolutions
mécanique et thermique, mais ils permettent aussi d’en garder la
mémoire et d’en lire l’histoire pour qui sait en déchiffrer le langage,
c'est-à-dire en faisant parler les minéraux et les atomes que ces
astres contiennent.


Patiemment, c’est ce qu'a réalisé le géochimiste
Gerhard Schmidt avec ses collègues durant plus de dix années de
travail. Ils ont ainsi déterminé que la composition de la croûte
terrestre s’expliquait aisément, en ce qui concerne certains métaux
connus, les éléments hautement sidérophiles, si l'on suppose que près
de 160 météorites métalliques, d’un diamètre moyen de 20 kilomètres,
sont tombées sur notre planète peu de temps après la différentiation de
la Terre en noyau, manteau et croûte.


En effet, lorsque, au tout début de l’histoire du
système solaire, un corps céleste rocheux atteignait une taille de
l’ordre de quelques centaines de kilomètres de diamètre, la quantité
d’éléments radioactifs qu’il contenait était telle que sa chaleur
interne favorisait une fusion partielle mais importante. Cette
liquéfaction conduisait à la chute vers son centre des éléments lourds,
comme le fer et le nickel, très abondants.
Pourquoi tant d'or dans la croûte terrestre ?


C’est ainsi que le noyau métallique de la Terre a
dû se former en quelques dizaines de millions d’années et que l’on
retrouve des météorites très riches en fer et en nickel, vestiges de
collisions entre des petits corps célestes qui, tout comme la Terre,
avaient subi un processus de différentiation. Des collisions
ultérieures dans le jeune système solaire, alors très chaotique, ont
conduit à la fragmentation de ces corps. Lorsqu’on tient dans sa main
une météorite, comme celle de Rancho Gomelia, on tient un morceau de
cœur de planète rocheuse...


Cliquez pour agrandir. A l'Hadéen, le bombardement de la Terre par des météorites était encore intense. Crédit : Fahad Sulehria



Or, comme leur nom l’indique, des éléments hautement sidérophiles (HSE pour Highly Siderophile Elements),
par exemple l'or, la platine, le palladium et le rhodium, ont tendance
à se concentrer dans les matériaux riches en fer. Le processus qui a
conduit à la formation du noyau de la Terre a donc dû appauvrir
significativement le manteau de la Terre, et bien sûr sa croûte.


Comment se fait-il alors que l’on retrouve encore
des quantités notables de ces éléments à la surface de la Terre ?
L’explication la plus naturelle est justement qu’ils ont été apportés
ultérieurement, lorsque le processus de différentiation de la planète
était terminé, par la chute de morceaux de cœur des petits astéroïdes
précédent, naturellement enrichis en ces HSE.


Cliquez pour agrandir. Une représentation d'artiste de la collision de Théia avec la Terre. Crédit : Fahad Sulehria



Pour en être sûr, il faut comparer les abondances
en HSE des fragments de météorites métalliques avec celles de la croûte
terrestre. Gerhard Schmidt et ses collègues constatent que ces
abondances sont remarquablement similaires, ce qui soutient bien l’idée
d’un apport ultérieur peu de temps après la formation de la planète
lorsque le bombardement météoritique étaient encore important,
c'est-à-dire pendant l’Hadéen. Il se pourrait même qu’une large part
des HSE ait été apportée par la collision de Théia avec la Terre, une petite planète de la taille de Mars et qui a entraîné la formation de la Lune.


Une météorite métallique sur Mars. Crédit : Nasa



Les abondances observées s'expliquent bien si l’on
suppose que les météorites les ayant amenées sur Terre se sont formées
quelque part entre Mercure et Vénus, une région du disque
protoplanétaire où règnaient les conditions thermodynamiques conduisant
à la condensation de roches de cette composition chimique et
minéralogique. C’est ce que suggère en tout cas le rapport des
abondances de ruthénium et d'iridium.


Remarquablement, les rapports d’abondances de HSE
dans les météorites d’origine martienne connues sur Terre, provenant
donc de sa croûte, sont elles aussi similaires avec celles des
météorites ferreuses que l’on connaît. On pense donc qu’un même
processus a été à l’œuvre sur Mars.

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Météorite
ferreuse trouvée à Rancho Gomelia, Mexique. C'est une octahedrite
composée d'un alliage de nickel et de fer. Le test à l'acide révèlant
la structure dite Widmanstätten est bien visible (taille d'environ 14
cm ). Crédit : D. Ball, ASU


Source: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/terre-3/d/lor-de-la-terre-viendrait-de-la-chute-de-160-geocroiseurs_16938/