Diaporama

Des noyaux à la Terre
Acte II
Bertrand DEVOUARD
Laboratoire Magmas et Volcan (UBP-CNRS-OPGC)
Nébuleuse de l’Aigle, Hubble Space Telescope (NASA)
- 4, 567 milliards d'années
vue d'artiste
Casting
Casting
Les invités : isotopes radioactifs à courte période
isotope (R)
période (Ma)
isotope fils
10
Be
1.5
26
Al
0.74
Mn
3.7
53
Cr
Fe
1.5
60
Ni
16
129
Xe
53
60
129
I
10
26
isotope
stable (S)
B
9
Mg
27
55
56
Be
abondance
initiale (R/S)
10-2
Al
5 . 10-5
Mn
10-5
Fe
10-6
127
I
10-4
Isotopes radioactifs à courte période
Stellaires ou nébulaires ?
Résumé
Schémas : C. Allègre
La situation actuelle
Astéroïdes
Comètes
Les météorites : la mission spatiale du pauvre
Ida et Dactyl - Image NASA / Galileo
Les météorites : des pierres pas comme les autres
chondre
CAI
Météorite pierreuse
Chondrites (microscopie photonique)
Pallasite
Météorite de fer
images MNHN
Les météorites primitives (CI 1) ont la composition globale de la nébuleuse
Météorite d’Orgueil (image MNHN)
l'âge du système solaire
- Scène 1 -
Gaz et solides à l'origine de la
nébuleuse solaire
Gaz et poussières
99 % gaz (H, He)
1 % poussières
Nébuleuse de l’Aigle, Hubble Space Telescope (NASA)
Poussières interstellaires et circum-stellaires
silicates amorphes
olivine et pyroxènes
matière carbonée
glaces
D ’après Greenberg, 1979; Nuth, 2001; Carrez, 2002
Que reste-t-il des poussières interstellaires?
Grains présolaires
Homogénéité de la nébuleuse
Répartition de la matière dans la nébuleuse
Condensation des solides et fractionnement chimique radial
2000 K
300 K
protostar HH30 - image Hubble Space Telescope
D’après Carrez, 2002; Nuth, 2001
Condensation des solides dans la nébuleuse
corundum
(α-Al2O3)
1400
perovskite
(CaTi03)
CAIs
mellilite
(Ca2MgSi207)
spinel
diopside
(MgAl2O3)
iron
(MgCaSi2O6)
(Fe,Ni)
Temperature (°C)
forsterite
1100
anorthite
(CaSi2Al2O8)
(Mg2SiO4)
enstatite
Chondrites
ordinaires
(MgSiO3)
plagioclase
(with Na+Al↔Ca+Si)
olivine & pyroxene
(Fe↔Mg)
500
150
troilite
(FeS)
phyllosilicates
sulfates,
carbonates
magnetite
Composés
organiques
(Fe3O4 )
Chondrites
carbonées
glaces
0
d'après Grossmann et al.
Répartition de la matière dans la nébuleuse
D ’après Carrez, 2002; Shu et al., 1996
chondrites
à enstatite
chondrites
ordinaires
chondrites
carbonées
Répartition de la matière dans la nébuleuse
Diagramme de Urey-Craig
d’après Sears &Akridge, 1998
Righter et al., 2006
- Scène 2 -
De la nébuleuse aux protoplanètes
Les chondres : constituants principaux des météorites primitives
image MEB-BSE d'une météorite très primitive (KelbEllouz, LL 3.10) - M. Messaoudi et B. Devouard.
Les chondres : constituants principaux des météorites primitives
image B. Zanda, MNHN.
Les chondres : constituants principaux des météorites primitives
des gouttelettes en apesanteur
Formation des chondres
fusion
chondre
précurseurs
nature des précurseurs ?
conditions de fusion ?
interplanetary dust particule (IDP)
document R. Hewins
Formation des chondres
contraintes expérimentales
Tmax : 1300 - 1700°C
Refroidissement : 10-1000 °C/hr
P > 10 -5 bar
épisode thermique : ondes de choc ?
document R. Hewins et al.
- Scène 3 -
Evolution sur les corps-parents
Accrétion des planètes, astéroïdes et comètes
élévation de température (Ec, radioactivités...)
⇒ fusion des glaces (altération aqueuse)
⇒ métamorphisme thermique
+ métamorphisme de choc
vue d'artiste
Modifications du matériel chondritique primitif
sur les corps parents
différents corps parents
- Scène 4 -
Différenciation des corps parents
Structure actuelle de la Terre
(Mg,Fe)2SiO4 olivine
(Mg,Fe)2SiO4 structure spinelle (wadsleyite et ringwoodite)
(Mg,Fe)SiO3 structure pérovskite + (Fe,Mg)O magnésiowustite
Formation des noyaux métalliques
par fusion partielle du métal
(Fe,Ni) et des sulfures
pour corps parents de
diamètre ≥ qqs. 10 km
problème : percolation ?
schéma D. Laporte
Texture de Widmanstätten
Les textures des météorites métalliques indiquent des vitesses de
refroidissement de 5 à 500 °C / Ma
=> corps-parents de 70 à 8 km de diamètre
Formation des croûtes silicatées
par fusion partielle des silicates
→ magmatisme
(mais où sont les manteaux ?)
Composition chimique des chondrites carbonées CI et d’une
achondrite comparées à la photosphère solaire
Conclusion
des noyaux (des éléments) aux noyaux (des planètes)
La suite ?
Actes III et IV
Mercredi 21 novembre
météorites et astéroïdes
et aussi : la Lune, Mars, comètes (?)
Les météorites :
chutes, impacts et trouvailles
Les météorites : chutes observées
Gravure de la chute de la météorite d’Ensisheim (France) en 1492
Les météorites : chutes observées
QuickTime™ et un
décompresseur codec YUV420
sont requis pour visionner cette image.
The Peekskill fall, October 9th, 1992 (N.Y. State, USA)
Les météorites : impacts
Meteor Crater, Arizona
Tin Bider, Algérie
Les météorites : des trouvailles aux prospections systématiques
Prospections systématiques en Antarctique
A 800g Antarctic meteorite collected during the Euromet/PNRA 2003-04 mission in Northern
Victoria Land, Antarctica. (photo P. Rochette)
Prospections systématiques dans le Sahara
Prospections systématiques dans le Sahara
Aguemour collecting field, near Reg El Acfer, Algeria. Mars 2003 (Photo B. Devouard)
Prospections systématiques dans le Sahara
Aguemour collecting field, near Reg El Acfer, Algeria. Mars 2003 (Photo B. Devouard)
Prospections systématiques dans le Sahara
Météorites Sahariennes non classifiées (Photo B. Devouard)
Il y a beaucoup de météorites dans le Sahara...
Data compiled by B. Zanda
Les Météorites sahariennes sont intéressantes
exemple des météorites martiennes
Les météorites Martiennes (SNC)
Shergottites (basaltes)
Nakhlites (clinopyroxénites)
Chassignites (cumulats d'olivine)
ALH 84001 (orthopyroxénite)
Image NASA HST
Laves martiennes : exemple des Nakhlites
Nahkla (éch. NMNH)
MIL 03346 - Day et al., 2006
Laves martiennes : exemple des Nakhlites
Nakhla (fall)
1911
10 kg
Lafayette
1931
800 g
Governador Valadares
1958
158 g
NWA 817
2000
104 g
Y-593/749/802
2000
15 kg
NWA 998
2001
456 g
MIL 03346
2003
715 g
Mikouchi et al., 2003
âge de cristallisation : 1.3 Ga
âge d’éjection : 10-11 Ma
De la vie sur Mars ?
La météorite martienne ALH84001
McKay et al., 1996
De la vie sur Mars ?
Fractures dans un grain de pyroxène dans la météorite martienne Nakhla
Photo : Oregon State University
Tagish Lake, Niger…
Tafassasset...
Bencubbinites...
Bencubbinites
Gujba
Bencubbinites
Hammadah al Hamra 237
Chondrites carbonées métamorphisées
Tanezrouft 057
Conclusions
The carbonaceous chondrites
Il nous faut plus de météorites !
have been around for more
than 4 billion years;
I suspect they will remain
enigmatic, at least in part,
for a few more years.
( Edwin Roedder, 1981 )
Formation des chondres
importance des réactions solide-gaz (évaporation et recondensation)
image BSE et cartographie chimique d'un chondre dans TAN-057 (C4) - B. Devouard
Les chondres : constituants principaux des météorites primitives
chondre à olivine
"barrée"
chondre à olivine
chondre à olivine
et pyroxène
chondre à
pyroxène
images B. Zanda et R. Hewins (MNHN)
Condensation des solides dans la nébuleuse
• composition solaire (pas de
fractionnement chimique)
• P = PH2 = 10-5 bar
• modèles thermodynamiques
pas de liquides stables
Grossmann et al.
Altération dans les CM2
matrice fine
serpentine (Mg,Fe) + tochilinite
+ traces Cr, Al, K... (amorphes?)
Que reste-t-il des poussières interstellaires?
Grains présolaires
T.J. Bernatowicz, Washington University