Impact cosmique

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Représentation d'artiste d'un impact cosmique sur la Terre.

Un impact cosmique est la collision entre deux ou plusieurs objets célestes. En général, on parle d'impact cosmique lorsqu'un petit corps du système solaire, tel un astéroïde ou une comète, entre en collision avec une planète, telle que la Terre. La fréquence des impacts cosmiques dans le système solaire a grandement varié en fonction de l'époque : très fréquents au moment de la formation du système solaire il y a 4,6 milliards d'années, ils se sont progressivement raréfiés au fur et à mesure que le nombre de corps célestes en circulation diminuait. Selon une théorie généralement admise, les impacts cosmiques se sont à nouveau multipliés il y a environ 4 milliards d'années au cours de l'épisode baptisé grand bombardement tardif à la suite d'une modification de l'orbite des planètes externes dont la planète Jupiter. Cette dernière a contribué par la suite à faire chuter la fréquence des impacts en capturant grâce à son champ gravitationnel particulièrement important un grand nombre des petits corps célestes qui subsistaient.

Les impacts cosmiques ont sans doute joué un rôle à la fois important et positif dans la genèse de la Terre et indirectement dans l'émergence de l'espèce humaine. Parmi les théories admises par la communauté scientifique, la collision de la Terre et de l'objet céleste qui a donné naissance à la Lune serait à l'origine d'un changement de la composition de la croûte terrestre qui aurait elle-même permis l'apparition de la tectonique des plaques. On attribue également la formation des océans à l'impact de comètes. Enfin certaines extinctions massives d'espèces, dont celle des dinosaures qui a permis l'émergence des mammifères en tant qu'espèces dominante, ont été attribuées à un impact cosmique.

Les cratères d'impact créés par les impacts cosmiques notamment à la surface de la Terre ou de la Lune n'ont été reconnus que tardivement, au début des années 1960, car on leur supposait auparavant une origine volcanique. Sur Terre la fréquence des impacts d'objets célestes de petite taille est importante mais les collisions avec des astéroïdes susceptibles de bouleverser la surface de la planète sont rares : environ un objet d'un diamètre de 50 mètres tous les 1000 ans, un astéroïde de 500 mètres tous les demi-million d'années. Les trajectoires des astéroïdes géocroiseurs, c'est-à-dire susceptibles de percuter la Terre du fait de leur orbite, sont en cours d'inventaire.

Les impacts cosmiques au cours de l'histoire du système solaire

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Fréquence

Les petits corps célestes entrent fréquemment en collision avec la Terre. Il y a une relation inverse entre la taille des corps qui viennent heurter une planète et leur fréquence. En analysant les cratères d'impact de la Lune qui conserve intactes les traces de ces collisions, il a été déterminé que la fréquence décroissait comme le cube du diamètre du cratère résultant de l'impact lui-même généralement proportionnel à la taille du corps céleste[1].

Des objets ayant un diamètre entre 5 et 10 mètres entrent en collision avec la Terre environ une fois par année. L’énergie dégagée est équivalente à celle d'une petite bombe atomique. Ces explosions se produisent généralement dans la haute atmosphère et presque la totalité des matières solides se vaporisent[2]. Tous les 10000 ans, des astéroïdes d'environ 50 mètres produisent des explosions comparables à celle observée dans la Toungouska en 1908[3]. Le rythme d’impact pour des objets d’au moins 1 km de diamètre est estimé à 2 par million d’années[4]. Par contre, la majorité de ces objets ne sont pas considérés comme potentiellement dangereux, car ils sont en orbite entre Mars et Jupiter. Toutefois ils peuvent éventuellement changer d’orbite après avoir frôlé une autre planète et devenir des astéroïdes géocroiseurs. Ceux-ci ont une durée de vie quelques millions d’années et finissent soit par frapper le Soleil, soit par être éjectés du système solaire ou soit par entrer en collision avec la Terre[5].

Scénario d'une collision

Les impacts d'objets de densité de 3 à 8 g/cm3 et de 10 m à 10 km de diamètre arrivant à des vitesses relatives de 5 à 75 km/s. Cette gamme de vitesses correspond aux vitesses habituelles des corps célestes. Avec de telles vitesses, les énergies cinétiques de ces objets s'échelonnent de 1024 à 1036 joules. Signalons que 1024 joules représente l'énergie d'une bombe d'un quart de mégatonne ou 16 bombes de la puissance de celle ayant frappé Hiroshima, et que 1036 joules représente mille milliards de fois cette énergie. Pour ce qui est des étapes du processus d'impact, tout commence par un objet pénétrant le sol terrestre avec une certaine vitesse. Cet objet passe alors par les étapes de l'aplatissement de la météorite et de sa transformation par l'onde de choc qui la traverse rapidement. La pénétration se poursuit cependant alors que la vitesse d'enfouissement diminue rapidement. L'onde de choc s'écarte et s'éloigne dans la cible tout en diminuant en intensité. La cavité s'agrandit par détachement de blocs et expulsion en partie grâce à la réflexion de l'onde de choc créant une dépression. L'expansion du cratère s'arrête avec la dissipation de l'énergie interne et une partie des débris reste dans le cratère. On a constaté que 20 % de l'énergie cinétique est transformée en fracturation et fragmentation, 50 % en énergie mécanique et éjection et 30 % en chaleur.

Les très grosses météorites ne se désintègrent pas et atteignent le sol avec leur vitesse cosmique et percent instantanément l'atmosphère. Donc, à l'arrivée au sol l'énergie cinétique est énorme. Les effets à la surface de la Terre seraient incroyables. L'onde de choc d'un impact important aurait des répercussions sur la quasi-totalité de la surface de la Terre. Il y aurait des effets sur les océans, sur la faune, sur les forêts...

Le phénomène le plus spectaculaire résulterait d'une chute de météorite dans l'océan et occasionnerait un gigantesque raz de marée. Des calculs ont été effectués sur les répercussions de l'impact d'un météore de 10 km de diamètre plongeant à 20 ou 30 km/s dans l'océan. Le cratère formé dans cette couche d'eau vaporiserait sous forme de pluie dans l'atmosphère près de 10 à 30 fois le volume de la météorite et provoquerait un raz de marée qui, au départ, atteindrait 4 km de hauteur et représenterait 1 à 13 % de l'énergie de l'impact.

Si l'objet frappe la Terre, cela aurait d'autres répercussions comme un tremblement de terre à très haute magnitude qui causerait des répercussions sur les zones instables, provoquant notamment des éruptions volcaniques, des glissements de terrains et des éboulements de terrain. De plus, des roches en fusion ou vaporisées projetées du cratère provoqueraient un incendie planétaire. Suite à cela, en raison de ces particules éjectées dans l'atmosphère ainsi que la suie des incendies de forêts, on verrait un obscurcissement du ciel, provoquant un refroidissement général, jusqu'au gel et un arrêt temporaire de la photosynthèse[6]. Ensuite l'effet de serre dû à la grande quantité de CO2 provenant des incendies élèverait la température des océans. La grande diminution de l'oxygène provoquerait des conditions réductrices comme la destruction de la couche d'ozone, laissant passer les rayons ultraviolets, la production de pluies acides causées par l'impact, dévastant la terre et la vie. Puis progressivement, les conditions nécessaires à la photosynthèse reviendraient et beaucoup plus tard, soit des milliers d'années plus tard, la vie reprendrait son cours sous une autre forme. L'extinction Permien-Trias ayant eu lieu il y a des millions d'années. pourrait avoir cette origine. La cause de cette extinction de masse n'est pas encore prouvée, mais plusieurs chercheurs l'attribuent à un impact cosmique. Cet impact aurait fait disparaitre 90 % de toutes les espèces[7] et il fallut 30 millions d'années à la Terre afin de récupérer[8].

Cratères

Eugene Shoemaker est le premier à avoir expliqué l'origine des cratères d'impact
Cratère Barringer

Les impacts cosmiques créent des cratères d'impact à la surface de la planète. Bien que ces cratères aient été observés sur la Terre et sur la Lune depuis plusieurs siècles ils n'ont été associés à des impacts cosmiques que tardivement au début des années 1960 car on leur supposait auparavant une origine volcanique. À la surface de la Terre les cratères d'impact subissent les effets de l'érosion et finissent par disparaître avec le temps. Cependant, plusieurs cratères marquent encore la surface terrestre. L'étude de ces derniers permet notamment d'évaluer la taille et la fréquence de chute des corps célestes qui les ont produits.

Voici une liste des cratères d'impact terrestres les plus connus :

Des impacts préhistoriques plus récents sont théorisés par l'Holocene Impact Working Group (en)[9].

Impacts historiques

Sur Terre

Des traces nombreuses d'impacts cosmiques sont encore visibles sur la Terre, certains d'entre eux datant de plusieurs millions d'années.

Article détaillé : Liste de cratères d'impact sur Terre.

Mais des impacts récents sont également observés, avec leur lot de désastre naturel et économique:

Toungouska

La forêt a été couchée sur des centaines de km2 dans la Tougounska
Article détaillé : Événement de la Toungouska.

Le 30 juin 1908, un astéroïde ou une comète a explosé au-dessus de la Sibérie centrale, en Russie impériale, à une altitude de 8,5 km. L'impacteur avait un diamètre estimé entre 45 et 70 mètres. L'énergie dégagée par l'explosion a été estimée équivalente à environ 10 mégatonnes de TNT[10].

Méditerranée

Le 6 juin 2002, un objet dont le diamètre était d'environ 10 mètres est entré dans l'atmosphère terrestre. L'objet a explosé au-dessus de la mer Méditerranée, entre la Grèce et la Libye. L'énergie créée par l’explosion a été estimée à 26 kilotonnes de TNT[11].

Soudan

Le 6 octobre 2008, des scientifiques ont calculé que l'astéroïde 2008 TC3 allait entrer en collision avec la terre le 7 octobre au-dessus du Soudan à 2 heures 46 minutes UTC[12],[13]. L'astéroïde entre dans l'atmosphère terrestre avec une vitesse de 12,8 km/s au-dessus du nord du Soudan[réf. souhaitée] et tombe dans une région presque inhabitée[14],[15],[16]. À la suite de l'impact, il y eut une fouille systématique des lieux de l'explosion. Plus de 600 fragments ont été retrouvés, totalisant une masse de 10,5 kg[réf. souhaitée].

Tcheliabinsk

Article détaillé : météore de Tcheliabinsk.

Le météore de Tcheliabinsk a été observé dans le ciel du sud de l’Oural, au-dessus de l’oblast de Tcheliabinsk, le matin du à environ 9 h 20.

D'un diamètre de 15 à 17 m et d’une masse estimée de 7 000 à 10 000 tonnes, le bolide s’est en partie désintégré dans l’atmosphère, à environ 20 kilomètres d’altitude, provoquant d'importants dégâts matériels, et un millier de blessés.

Ailleurs dans le Système solaire

Lune

Article détaillé : Impacts sur la Lune.

Plusieurs impacts ont été repérés sur la Lune. Le plus important à cette date est celui survenu le 11 septembre 2013.

Mars

La comète Siding Spring avait initialement une probabilité non-nulle de s'écraser sur la planète rouge ; cependant la comète passera suffisamment loin de la planète. Une importante pluie de météorites devrait néanmoins être visible par les instruments au sol et en orbite autour de Mars, avec un risque potentiel de dégâts dus à l'impact de fragments de l'objet.

Jupiter

Article détaillé : Impacts sur Jupiter.

Plusieurs impacts ont été vus sur Jupiter, dont le plus marquant reste celui de la comète Shoemaker-Levy 9 en juillet 1994.

Cinéma

La possibilité d'un impact cosmique est le thème central de plusieurs films catastrophes américains sortis en 1998 : Armageddon et Deep Impact. Cette année-là, le sénat américain devait voter un budget concernant le développement des stratégies de déviation des astéroïdes et objets géocroiseurs surgis de l'espace.

Notes et références

  1. ↑ Crater Analysis Techniques Working Group, Standard Techniques for Presentation and Analysis of Crater Size-Frequency Data, (DOI 10.1016/0019-1035(79)90009-5, Bibcode 1979Icar...37..467C)
  2. ↑ (en) Clark R. Chapman & David Morrison, « Impacts on the Earth by asteroids and comets: assessing the hazard », Nature, vol. 367,‎ , p. 33–40 (DOI 10.1038/367033a0, lire en ligne, consulté le )
  3. ↑ Richard Monastersky, The Call of Catastrophes, Science News Online, (lire en ligne)
  4. ↑ Nick Bostrom, Existential Risks: Analyzing Human Extinction Scenarios and Related Hazards, vol. 9, (lire en ligne)
  5. ↑ Morbidelli, A., W. F. Bottke, Ch. Froeschle, and P. Michel. 2002. Origin and evolution of near-Earth objects. In Asteroids III, (W. F. Bottke, A. Cellino, P. Paolicchi, R. Binzel, Eds). U. Arizona Press, 409-422.
  6. ↑ Impact simulator
  7. ↑ Permian Extinction
  8. ↑ Sahney, S. and Benton, M.J., Recovery from the most profound mass extinction of all time, vol. 275, , 759 p., PDF (PMID 18198148, PMCID 2596898, DOI 10.1098/rspb.2007.1370, lire en ligne)
  9. ↑ (en) Sandra Blakeslee, « Ancient Crash, Epic Wave », New York Times,
  10. ↑ (en) Christopher F. Chyba, Paul J. Thomas et Kevin J. Zahnle, « The 1908 Tunguska explosion: atmospheric disruption of a stony asteroid », Nature, vol. 361, no 6407,‎ , p. 40–44 (DOI 10.1038/361040a0, résumé)
  11. ↑ (en) P. Brown, R.E. Spalding, D.O. ReVelle, E. Tagliaferri et S.P. Worden, « The flux of small near-Earth objects colliding with the Earth », Nature, vol. 420, no 6913,‎ , p. 294–296 (PMID 12447433, DOI 10.1038/nature01238, résumé, meteor.uwo.ca/~pbrown/flux-final.pdf [PDF])
  12. ↑ (en) Don Yeomans, « Small Asteroid Predicted to Cause Brilliant Fireball over Northern Sudan », NASA,
  13. ↑ (en) Richard A. Kerr, « FLASH! Meteor to Explode Tonight », ScienceNOW Daily News,
  14. ↑ (en) « Little Asteroid Makes a Big Splash », Sky and Telescope,
  15. ↑ (en) Don Yeomans, « Impact of Asteroid 2008 TC3 Confirmed », NASA,
  16. ↑ (en) Richard A. Kerr, « Asteroid Watchers Score a Hit », ScienceNOW Daily News,

Annexes

Articles connexes

Liens externes

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