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12 août 2018 |
La Revue POLYTECHNIQUE 08/2018 |
Astrophysique
Les diamants d’une météorite issus d’un embryon de planète
En utilisant la microscopie électronique à transmission, des scientifiques de l’EPFL ont examiné une tranche d’une météorite contenant de gros diamants formés sous d’énormes pressions. L’étude financée par le Fonds national suisse montre que le corps d’origine de la météorite était un embryon planétaire d’une taille comprise entre celle de Mercure et de celle Mars. La découverte est publiée dans Nature Communications.
Le 7 octobre 2008, un astéroïde a pénétré dans l’atmosphère de la Terre et a explosé à 37 km au-dessus du désert de Nubie, au Soudan. L’astéroïde, désormais connu sous le nom de «2008 TC3», avait un diamètre d’un peu plus de 4 m. Lors de son explosion dans l’atmosphère, il a projeté de multiples fragments dans le désert. Seuls cinquante d’entre eux, d’une taille de 1 à 10 cm, ont été recueillis, pour une masse totale de 4,5 kg. Ils ont été rassemblés et catalogués dans une collection appelée Almahata Sitta(«Station Six» en arabe, d’après le nom d’une gare de chemin de fer proche, entre Wadi Halfa et Khartoum).
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Un échantillon de la météorite utilisé pour l’étude. (© EPFL/Hillary Sanctuary)
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Un type rare de météorite pierreuse
Les météorites Almahata Sittasont principalement des uréilites, un type rare de météorite pierreuse contenant souvent de petits amas de diamants de taille nanométrique. L’opinion qui prévaut est que ces minuscules diamants peuvent se former de trois manières: des ondes de choc d’une pression énorme provenant de collisions à haute énergie entre la météorite d’origine et d’autres objets de l’espace; une déposition par des vapeurs chimiques; ou encore la pression statique à l’intérieur du corps d’origine, comme pour la plupart des diamants sur Terre.
La question qui restait jusqu’ici sans réponse, était l’origine des uréilites de 2008 TC3. Des scientifiques du laboratoire de Philippe Gillet à l’EPFL, en collaboration avec des collègues en France et en Allemagne, ont étudié de gros diamants – d’un diamètre de 100 µm – dans quelques-unes des météorites Almahata Sitta.
| Les inclusions de soufre (en rouge) et de fer (en jaune). (© EPFL/Earth and Planetary Science Laboratory) |
La microscopie électronique à la rescousse
Les chercheurs ont étudié les échantillons de diamants au moyen d’une combinaison de techniques avancées de microscopie électronique à transmission, au Centre interdisciplinaire de microscopie électronique de l’EPFL. L’analyse des données a montré que les diamants contenaient des inclusions de chromite, de phosphate et de sulfures fer-nickel. On savait depuis longtemps qu’elles existaient dans les diamants terrestres, mais elles sont aujourd’hui décrites pour la première fois dans un corps extraterrestre.
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Image colorée du microscope électronique à balayage par transmission montrant la phase diamant (en bleu), les inclusions (en jaune) et le graphite (en gris). (© EPFL/Earth and Planetary Science Laboratory)
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Seule explication: de gigantesques pressions
La composition et la morphologie particulières de ces matériaux ne peut s’expliquer que si la pression sous laquelle les diamants ont été formés était supérieure à 20 GPa. Et ce niveau de pression interne ne peut s’expliquer que si le corps d’origine était un embryon planétaire d’une taille comprise entre celles de Mercure et de Mars, selon la couche dans laquelle les diamants se sont formés.
De nombreux modèles de formation des planètes ont prédit que ces embryons planétaires ont existé durant les premiers millions d’années de notre Système solaire, et cette étude apporte la preuve de leur existence. Plusieurs de ces embryons planétaires avaient la taille de Mars, comme celui qui a percuté la Terre pour donner naissance à la Lune. Parmi ceux-ci, d’autres continuèrent à former de plus grandes planètes, sont entrés en collision avec le Soleil ou ont été éjectés du Système solaire. L’auteur écrit que cette étude apporte une preuve convaincante de ce que le corps d’origine de cette météorite était l’une de ces grandes planètes perdue détruite par des collisions, il y a 4,5 milliard d’années.
Contributions
Institut de Physique de l’EPFL
Centre interdisciplinaire de microscopie électronique de l’EPFL (CIME)
Université Sorbonne Paris Cité
Université de Bayreuth
Université de Bretagne Occidentale
Financement: Fonds national suisseepf
Prof. Philippe Gillet
Tél. 021 693 61 83 / 021 693 33 75
philippe.gillet@epfl.ch
Prof. Cécile Hebert
Tél. 021 693 30571
Cecile.hebert@epfl.ch
