Météore de Tcheliabinsk
Bolide de Tcheliabinsk
Le météore de Tcheliabinsk ou bolide de Tcheliabinsk, parfois qualifié de superbolide de Tcheliabinsk, est un bolide qui a été observé dans le ciel du sud de l’Oural, au-dessus de l’oblast de Tcheliabinsk proche du Kazakhstan, le matin du vers 9 h 20 locales (3 h 20 UTC).
L'appellation officielle donné par le comité de nomenclature de la Meteoritical Society est Chelyabinsk[1] (transcrit en français « Tcheliabinsk »).
D’un diamètre de 16 à 24 m et d’une masse estimée de 6 000 à 20 000 tonnes[2],[3],[4], le météoroïde s’est fragmenté dans l’atmosphère à partir de 83 km d’altitude, avec une augmentation importante à partir de 43 km d’altitude. On a observé la formation de gros fragments à 30 km juste après le maximum de luminosité. L'un de ces fragments, de masse voisine de 600 kg, notablement dévié de la trajectoire initiale, a traversé la surface glacée de 70 cm d'épaisseur du lac Tchebarkoul où il a été retrouvé presque intact.
Le phénomène a libéré une énergie estimée à 1,24 ± 0,33 PJ (570 ± 150 kt équivalent en TNT) pour une explosion ponctuelle équivalente à haute altitude.
L'évènement a créé une onde de choc qui a provoqué des dégâts importants, principalement à Tcheliabinsk.
Dégâts
[modifier | modifier le code]-
Immeuble de la rue des Enthousiastes. -
L’usine de zinc. -
Théâtre.
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L'onde de choc principale a provoqué une surpression suffisante pour endommager des immeubles et surtout des vitres à Tcheliabinsk, mais aussi à Iemanjelinsk, Ietkoul, Kopeïsk, Korkino et Ioujnoouralsk[2].
Au total, 3 000 bâtiments auraient subi des dégâts, dont le coût total a été d'emblée estimé à plus d’un milliard de roubles (environ 25 millions d'euros) par Mikhaïl Iourevitch, gouverneur de l’oblast de Tcheliabinsk[5]. Plus de 1 000 personnes ont été blessées, la plupart par des éclats de verre[2],[6]. En fin de journée du , le ministère régional de la santé publique faisait état de 1 142 blessés, dont 258 enfants. Le lendemain, seulement 40 de ces personnes restaient hospitalisées[7].
Par ailleurs, environ 200 personnes ont souffert d'éblouissement ou coups de soleil sans conséquences[2].
Observations et mesures
[modifier | modifier le code]Le phénomène ayant eu lieu dans une région assez densément peuplée de nombreuses observations ont été faites, en particulier des prises de vues par des particuliers et des enregistrements par des cameras de surveillance ou des dashcams lorsque celles-ci ont pu être précisément situées à partir de l'image fournie.
Les prises de vue ont permis de suivre certains fragments et la création de la traînée de poussières.
Les caméras ont permis[2],[4] :
- de recaler la trajectoire jusqu'à la disparition optique des fragments (« vol sombre ») grâce à l'enregistrement direct du phénomène ou des ombres portées sur l'environnement ;
- de connaître la date d'arrivée des ondes choc lorsqu'elles comportent une voie audio[8] ou, à défaut, grâce au mouvement de la caméra ou d'un objet sur l'image ;
- d'estimer la luminosité de la source à partir de l'image de celle-ci ou de l'illumination du paysage.
Par ailleurs des capteurs infrasonores russes ou dépendants de l'Organisation du traité d'interdiction complète des essais nucléaires (OTICE) ont permis de donner une estimation de l'énergie de la source ponctuelle équivalente (produisant les mêmes effets).
Des enregistrements effectués sur de nombreuses stations sismiques[9] on également permis d'estimer l'énergie d'une explosion équivalente[10].
Les profils d'atmosphère, en particulier les vents, nécessaires pour la restitution des trajectoires des infrasons et des chocs a été faite à partir des données du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme[2]. Le calcul ds trajectoires finales des fragments s'est basé sur les données locales des stations de Verkhneye Dubrovo (proche de Iekaterinbourg) et de Kourgan[4].
Un satellite d'observation météorologique de l'EUMETSAT a enregistré le phénomène[11] et permis une première estimation de la trajectoire[2],[12]. Un satellite de la NOAA a permis de suivre la dispersion dans l'atmosphère du sillage de poussières du météore sur de très grandes distances[13].
Les bris de vitre offrent une estimation des surpressions induites par l'onde de choc. On estime que le bris intervient pour des surpressions entre 500 Pa et 1 000 Pa[14]. Compte tenu de la disparité des fenêtres et des effets de site en agglomération, ce phénomène ne permet que des conclusions qualitatives mais importantes s'agissant de la géométrie de la zone concernée par les effets. Celle-ci est dissymétrique : environ 80 km dans le sens de la trajectoire et le double en transverse.
Trajectoire
[modifier | modifier le code]La trajectoire ainsi reconstituée par triangulation des images cameras[2] est la suivante : à l'altitude 97,1 km et à l'instant 3:20:19.8 UTC de première détection :
- point initial 64,565 °N, 54,445 °E ;
- vitesse 19,16 ± 0,15 km/s ;
- pente par rapport à l'horizontale locale 18,3 ± 0,2° ;
- azimut 283,2 ± 0,2° (soit approximativement une trajectoire est-ouest).
Fragmentation
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La courbe de lumière permet de noter une activité de fragmentation importante à partir de 55 km d'altitude. On voit sur cette courbe des fragmentations majeures à 42, 27, 23 et 20 km. À partir de 27 km on peut distinguer sur les visualisations optiques 13 fragments dont il est possible de suivre la trajectoire pendant un certain temps[4] et donc d'estimer la traînée[3].
Les ondes secondaires générées par les diverses fragmentations ont été situées à partir des enregistrements sonores en utilisant l'acoustique géométrique. Outre la confirmation des événements précédemment notés on constate une série d'ondes créées dans la tranche 30-40 km, au voisinage du maximum de lumière[4].
Durant leur vol sombre les fragments sont déportés vers le sud de quelques kilomètres (valeur dépendante de leur taille) du fait du vent.
Le plus gros fragment créé à 27 km d'altitude va perforer la surface glacée du lac Tchebarkoul après avoir subi un fort déport latéral dont on ignore la raison.
Dimension du météoroïde
[modifier | modifier le code]La faiblesse du ralentissement avant fragmentation interdit un évaluation de la taille ou de la masse du météoroïde à partir de la phase initiale de l'entrée.
La luminosité seule ne permet qu'une évaluation assez imprécise, la prédiction de l'émission de l'objet étant des plus complexes[15],[16].
Il n'existe pas non plus de modèle général permettant de prédire la fragmentation. Une simulation numérique a été faite en utilisant les données d'observation et reproduisant au mieux la variation de la courbe de lumière. Cette simulation utilise un modèle élémentaire d'ablation[2]. Ce modèle phénoménologique global, utilisé pour une masse initiale de 6000 t, conduit à un nombre de météorites de l'ordre de 2000 pour une masse résultante de l'ordre de 1 t, chiffres compatibles avec l'observation. Il peut être ajusté pour une masse initiale plus importante, d'où une forte incertitude sur celle-ci et donc sur le diamètre du météoroïde initial (supposé sphérique) estimé à 20 ± 4 m.
Ceci conduit à une énergie cinétique initiale de 20 PJ environ.
Ondes de choc
[modifier | modifier le code]Effets locaux
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Des calculs hydrodynamiques ont été effectués dans diverses hypothèses de dépôt d'énergie le long de la trajectoire [3],[2] : continu (utilisant le principe d'« équivalence hypersonique »), quasi-ponctuel aux altitudes correspondantes aux évènements majeurs, ou mixte. La comparaison des surpressions au sol comparée avec la cartographie en « ailes de papillon » des dégâts constatés décrits dans le paragraphe ci-dessus est clairement incompatible avec un ou plusieurs dépôts ponctuels mais l'est avec un dépôt continu comportant ou non des épisodes quasi-ponctuels.
Effets lointains
[modifier | modifier le code]L'onde de choc est suffisamment importante pour être propagée sur plusieurs milliers de kilomètres sous forme d'un signal infrasonore. Elle a ainsi été détectée par onze des soixante stations du réseau de l'OTICE[17]. La puissance estimée d'une source ponctuelle ayant créé cet effet à basse altitude est de 1,0 PJ (soit 470 kt équivalent en TNT).
Une nouvelle évaluation utilisant quatre stations relativement proches (Tomsk, Obninsk, Aktioubé, Moscou Mikhnevo) donnent des valeurs comprises entre 0,78 PJ et 1,1 PJ (360 kt et 520 kt) pour une explosion ponctuelle à basse altitude. Une correction pour la haute altitude donne une valeur moyenne de 1,24 ± 0,33 PJ (570 ± 150 kt)[2].
Effets sismiques
[modifier | modifier le code]Les effets sismiques mesurés dans 17 stations on permis de donner une estimation de l'énergie équivalente, à savoir 0,92 ± 0,47 TJ (soit 425 ± 215 kt équivalent TNT)[10]. Il faut noter que cette valeur, valide pour une explosion ponctuelle à basse altitude, surestime la valeur réelle de l'énergie déposée dans l'atmosphère par le météore[18]
Sillage
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Le sillage de gaz et de poussières qui se forme quelques secondes après le passage apparaît dès 80 km[2]. La partie supérieure à 27 km, où se produit la première fragmentation majeure, se sépare en deux parties sous l'effet de la flottabilité (instabilité gravitationnelle en milieu stratifié) avec la création de deux tourbillons contrarotatifs[19]. À partir de 27 km deux sillages se reforment, chacun lié à un fragment important. Chacun de ces deux sillages se redivise en deux comme précédemment.
La coloration orangée est due à l'émission thermique des poussières à quelques centaines de K. Ces poussières, issues directement de l'objet lui-même ou obtenues par recondensation (par exemple sous forme de silice amorphe ou cristalline issue de la molécule SiO connue pour être un produit d'ablation et dont la présence in situ est attestée par sa signature optique), sont de taille micronique et représentent une part importante de la masse initiale de l'objet[20],[2].
Ces particules sont ensuite dispersées et transportées par les vents jusqu'à plusieurs milliers de kilomètres[13].
Météorites
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Distribution des masses pour un échantillon de 176 fragments. Approximation par une loi de Weibull binomiale -
Fragment de 540 kg récupéré dans le lac Tchebarkoul. -
Structure interne d'une météorite de taille 4 cm environ montrant la fracturation liée à un évènement ancien de l'astéroïde.
Plusieurs centaines de fragments ont été récoltés dans la neige par les équipes scientifiques, avec des tailles allant d'un millimètre à plus de 10 centimètres. Le plus gros pèse 5 kg. Beaucoup de météorites ont été trouvées par la population et vendues. Un fragment de 540 kg a été retrouvé plus tard dans le lac Tchebarkoul avec d'autres fragments totalisant une quinzaine de kg, après avoir traversé une épaisseur de 70 cm de glace en créant un trou de 7 à 8 m de diamètre[2]. La distribution de masse de ces fragments suit approximativement une loi de Weibull binomiale, ce qui suggère un processus de comminution intéressant deux objets.
Les analyses minérales et pétrographiques ont montré que l'objet était une chondrite LL5 avec un degré de choc S4, de masse volumique voisine de 3 300 kg/m3. L'analyse isotopique U-Pb a montré que le corps parent a subi une collision majeure 115 ± 21 millions d'années après la formation du système solaire[2]. La présence de jadéite détectée dans un échantillon confirme cette affirmation[21],[22].
Les croûtes de fusion sont de quelques dixièmes de millimètres[23].
Objet associé
[modifier | modifier le code](Caractéristiques avant la rencontre avec la Terre)[3]
| Demi-grand axe (a) |
(2,63 ± 0,24) × 108 km (1,76 ± 0,16 ua) |
|---|---|
| Périhélie (q) |
(1,106 ± 0,030) × 108 km (0,739 ± 0,020 ua) |
| Aphélie (Q) |
(4,16 ± 0,30) × 108 km (2,78 ± 0,20 ua) |
| Excentricité (e) | 0,581 ± 0,018 |
| Inclinaison (i) | (4,93 ± 0,48)° |
| Longitude du nœud ascendant (Ω) | (326,442 2 ± 0,002 8)° |
| Argument du périhélie (ω) | (108,3 ± 3,8)° |
| Catégorie | Objet géocroiseur |
| Dimensions | 15 à 25 m |
|---|---|
| Masse (m) | (6 à 20) × 106 kg |
| Date | 15 février 2013 |
|---|---|
| Découvert par | non observé avant son arrivée (proche du soleil) |
| Désignation | « Objet à l'origine du superbolide de Tcheliabinsk » |
L'astéroïde n'a pas été observé avant son arrivée en raison de sa position proche du soleil.
À partir des conditions d'entrée de l'objet dans l'atmosphère on peut reconstituer sa trajectoire antérieure dont les caractéristiques sont données dans le tableau ci-contre. On note que des caractéristiques données par ailleurs sont voisines[4] mais incompatibles si l'on considère les barres d'erreur affichées, ce qui semble indiquer que celles-ci sont sous-estimées.
Il s'agit d'un astéroïde géocroiseur ayant fait partie de la famille des Apollons[2].
L’événement coïncide avec le passage annoncé de l'astéroïde géocroiseur 2012 DA14, dont la distance minimale à la surface terrestre a été de 27 700 kilomètres 15 heures après l'évènement. Il s’agit cependant d’un hasard : cet astéroïde avait une trajectoire significativement différente du bolide de Tcheliabinsk[24]. De plus, durant l'intervalle de temps séparant les deux événements, la Terre a parcouru 1,7 million de km sur son orbite, rendant impossible toute corrélation entre les deux astéroïdes. De plus, la composition des deux objets est différente : 2012 DA14 est de type spectral correspondant aux chondrites carbonées alors que le superbolide de Tcheliabinsk est une chondrite ordinaire[2]. Cependant, la coïncidence de ces deux événements sans relation de causalité entre eux a suscité de nombreuses interrogations[25].
A contrario les caractéristiques orbitales sont très proches de l'astéroïde (86039) 1999 NC43[4] ou de 2011 EO40[11]. Les incertitudes de mesure ne permettent pas d'en tirer une quelconque conclusion.
Réactions à l'évènement
[modifier | modifier le code]Les premières réactions sont celles d'hommes politiques russes :
- Vladimir Jirinovski, chef de file des nationalistes russes, a tôt déclaré qu'il s'agissait d'une arme nouvelle testée par les Américains[26] ;
- Dmitri Medvedev, Premier ministre de Russie, déclare à son tour, que la pluie de météorites « prouve que la planète entière est vulnérable »[27] ;
- Dmitri Rogozine, vice-Premier-ministre du gouvernement russe chargé de la défense et de l'industrie, demande, le soir même de l'événement, la création d'un système anti-astéroïde international[27].
Au-delà de ces propos de circonstance, l'évènement a permis une meilleure prise de conscience de ce genre de risque et l'intérêt d'une défense planétaire[28]. Cela a entraîné la remise en service du Wide-field Infrared Survey Explorer de la NASA et aidé à la création aux États-Unis du Planetary Defense Coordination Office en 2016 dont le Center for Near Earth Object Studies est chargé de documenter les orbites des astéroïdes et comètes géocroiseurs. Il faut noter que, en Europe, le Near-Earth Object Coordination Centre, ayant les mêmes objectifs, a été créé en 2013.
Anniversaire
[modifier | modifier le code]Parmi les 98 médailles d'or distribuées lors des Jeux olympiques d'hiver de 2014, les dix qui ont été attribuées le pour sept épreuves contiennent un fragment du superbolide de Tcheliabinsk pour marquer le premier anniversaire de la chute de ce bolide ; il s'agit des médailles d'or de slalom géant féminin, du relais féminin en ski de fond, du saut à ski sur gros tremplin, du skeleton masculin, du 1 500 mètres masculin en patinage de vitesse, et du 1 000 mètres féminin et du 1 500 mètres masculin en short track[29]. Elles proviennent d'un lot de cinquante médailles fabriqué dans un atelier de Zlatoust, les quarante autres allant à des collections privées[30].
Culture populaire
[modifier | modifier le code]Dans la série télévisée Salvation, le superbolide de Tcheliabinsk est un test pour une arme spatiale développée par l'Armée américaine, test qui entraîne un conflit majeur entre la Russie et les États-Unis.
Voir aussi
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- Notice dans un dictionnaire ou une encyclopédie généraliste :
Articles connexes
[modifier | modifier le code]- Entrée atmosphérique des météoroïdes
- Astéroïde géocroiseur
- Événement de la Toungouska
- Liste de chutes météoriques observées
Liens externes
[modifier | modifier le code]- (ru) Метеоритный удар по Челябинску. — Photos et vidéos.
- [1] File (1242642movies1.m4v) Tomographie d'une météorite
- Pearltree, Météorite de Tcheliabinsk (Oural, Russie, 15 février 2013). — Collection de liens sur le météore.
Références
[modifier | modifier le code]- ↑ (en) « Chelyabinsk », sur Meteoritical Bulletin Database
- (en) Olga P. Popova and al., « Supplementary Materials for Chelyabinsk Airburst, Damage Assessment, Meteorite Recovery, and Characterization », Science, (lire en ligne)
- (en) Olga Popova et al., « Chelyabinsk Airburst, Damage Assessment, Meteorite Recovery, and Characterization », Science, vol. 342, no 6162, , p. 1069-1073 (DOI 10.1126/science.1242642, lire en ligne)
- (en) Jiří Borovička, Pavel Spurný, Peter Brown, Paul Wiegert, Pavel Kalenda et Lukáš Shrbený, « The trajectory, structure and origin of the Chelyabinsk asteroidal impactor », Nature Letter, vol. 503, , p. 235-237 (DOI 10.1038/nature12671).
- ↑ (ru) « Ущерб от челябинского метеорита превысит миллиард рублей », Lenta, .
- ↑ Luc Perrot, Agence France-Presse, « Une pluie de météorites fait près de 1 000 blessés en Russie », La Presse, .
- ↑ Le Monde avec l'AFP, « Météorite en Russie : 40 personnes encore hospitalisées », .
- ↑ (ru) Адмирал Ясенхрен, « Метеорит в Челябинске (съемка камеры наблюдения) », sur YouTube
- ↑ (en) Benoit Tauzin, Éric Debayle, Cathy Quantin et Nicolas Coltice, « Seismoacoustic coupling induced by the breakup of the 15 February 2013 Chelyabinsk meteor », Geophysical Research Letters, vol. 40, nos 1-5, (DOI doi.org/10.1002/grl.50683, lire en ligne)
- (en) P. G. Brown et al., « A 500-kiloton airburst over Chelyabinsk and an enhanced hazard from small impactors », Letters to Nature, vol. 503, , pages 238–241 (lire en ligne)
- (en) Jacob Aron, « Asteroid pinpointed as likely source of Russian meteor », New Scientist, 1er août 2013. (lire en ligne)
- ↑ (en) Don Yeomans et Paul Chodas, « Additional Details on the Large Fireball Event over Russia on Feb. 15, 2013 », sur NASA/JPL Near-Earth Object Program Office, 1er mars 2013.
- (en) « Chelyabinsk Bolide Plume as seen by NPP and NASA Models », sur NASA Scientific Visualization Studio
- ↑ (en) Franck Lees, Lee's Loss Prevention in the Process Industries, vol. 1-3, Butterworth-Heinemann, (ISBN 978-0123971890)
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- ↑ (en) M. B. E. Boslough et D. A. Crawford, « Low-altitude airbursts and the impact threat », International Journal of Impact Engineering, vol. 35, no 12, (DOI 10.1016/j.ijimpeng.2008.07.053, lire en ligne)
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- ↑ (en) Jiří Borovička et Z. Charvẚt, « Meteosat observations of the atmosphericentry of the 2008 TC3 over Sudan and associated dust cloud », Astronomy and Astrophysics, vol. 507, , p. 1015-1022 (DOI 10.1051/0004-6361/200912639, lire en ligne)
- ↑ Xavier Demeersman, « La météorite de Tcheliabinsk est née d'une collision entre astéroïdes », sur Futura-Sciences,
- ↑ (en) Shin Ozawa, Masaaki Miyahara, Eiji Ohtani, Olga N. Koroleva, Yoshinori Ito, Konstantin D. Litasov et Nikolay P. Pokhilenko, « Jadeite in Chelyabinsk meteorite and the nature of an impact event on its parent body », Scientific Reports, vol. 4, no 5033, (DOI 10.1038/srep05033)
- ↑ (en) Qing-Zhu Yin, « Chelyabinsk Meteorite Fragment 3-3-4 Broadband », sur YouTube
- ↑ « Météorites en Russie et l'astéroïde de 135 000 tonnes : « une coïncidence totale » », Sud Ouest, .
- ↑ Phil Plait, « Pourquoi tant de météorites, d'un seul coup? », sur Slate.fr, .
- ↑ « La météorite russe trente fois plus puissante que la bombe d'Hiroshima », Le Monde, avec AP et Reuters, .
- « Après la pluie de météorites, la Russie veut un système anti-astéroïde international », The Huffington Post, .
- ↑ (en) Derek W. G. Sears, Daniel O. Ostrowski, Katherine Bryson, Ethiraj Venkatapathy, Timothy J. Lee, Jessie Dotson, Megan Syal et Damian C. Swift, « Planetary Defense - a Meteorite Perspective », 2015 IAA Planetary Defense Conference, 13-17 april 2015 (lire en ligne)
- ↑ « Jeux Olympiques d'hiver 2014 en Russie : Des morceaux de météorites dans les médailles d'or », sur gentside.com.
- ↑ « Jeux olympiques de Sotchi: un fragment de météorite intégré à des médailles d’or », sur Journal de Montréal, .
