Un pic d'impacts météoriques a atteint la Terre il y a 290 millions d'années

Depuis que le soleil s'est formé il y a environ 4,6 milliards d'années, notre système solaire est un endroit où la violence cosmique fait rage. Comme un flipper rempli à ras bord, notre quartier stellaire était jadis rempli de météores, de comètes et même de petites planètes se jetant les unes sur les autres, laissant comme traces de leur passage des cicatrices sous la forme de cratères d'impact.

Aujourd'hui, nous savons que les roches spatiales poursuivent leur danse agitée. Mais nous ne voyons pas clairement comment le nombre d'impacts et la dangerosité de notre système solaire a réellement changé au fil du temps.

Des chercheurs utilisant des données provenant d'une sonde lunaire de la NASA rapportent quelque chose d'étonnant dans la revue Science : il y a 290 millions d'années, le taux d'impacts sur la lune - et donc sur la Terre - a augmenté de façon spectaculaire, et cette attaque n'a peut-être jamais cessé.

Cette information a son importance, notamment parce que des astéroïdes assez gros pour traverser l'atmosphère peuvent atteindre la Terre et déclencher des extinctions de masse. L'un de ces impacts a porté le coup de grâce aux dinosaures il y a 66 millions d'années.

Le bureau de coordination de la défense planétaire de la NASA surveille de près tout débris spatial potentiellement dangereux pouvant entrer en collision avec la Terre, ce qui affine leurs estimations des taux d'impact dans le système solaire. Mieux nous pourrons évaluer la situation, mieux nous pourrons comprendre ce qui met notre survie en péril.

POUSSIÈRE DE LUNE

La tâche des analystes d’impacts est complexe sur Terre car notre planète se caractérise par une tectonique des plaques active, des intempéries et des phénomènes d'érosion, qui ont pour effet de faire disparaître les preuves d'impacts passés. Cela signifie que notre bilan d’impacts est fortement biaisé.

Mais la Lune est un corps sans air dépourvu de capacités d’érosion et de tectonique des plaques, ce qui en fait une archive géologique relativement vierge. Et comme elle est un très vieux et constant compagnon de la Terre, la Lune peut être utilisée pour combler les lacunes de l’histoire géologique de notre planète en termes d'impacts.

La lune est « une capsule temporelle pour les événements qui se produisent dans notre coin du système solaire. C'est tellement cool d'avoir accès à toutes ces données », s'enthousiasme Sara Mazrouei, responsable de l'étude, spécialiste des sciences planétaires à l'Université de Toronto.

Accéder à ces données n'est cependant pas toujours facile. Pour les astronomes qui ne peuvent pas faire d'excursion lunaire, il faut recourir à d'autres méthodes pour déterminer l'âge des cratères. Mazrouei et son équipe ont donc trouvé un moyen de cartographier et de dater les cratères lunaires datant pour certains de plus d'un milliard d'années à l'aide du logiciel Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA.

Pour commencer, l'équipe savait que les grands cratères formés au cours du dernier milliard d'années étaient recouverts d'une profusion de débris rocheux, mais que ce n'était pas le cas des fosses plus anciennes. Et ce parce que durant des millions d’années, les plus grosses roches ont été brisées par les impacts de micrométéorites, de petites explosions gazeuses de surface ou par la commutation entre des températures extrêmement chaudes et les températures extrêmement froides pendant les cycles lunaires diurnes et nocturnes.

Ce passage progressif des roches à l'état de poussière lunaire affecte la façon dont la chaleur s'échappe des cratères et de leur environnement. La coauteure de l'étude, Rebecca Ghent, professeure agrégée en sciences planétaires à l'Université de Toronto, en a tiré profit.

Elle a examiné le radiomètre thermique du LRO, nommé Diviner, qui mesure la chaleur émise à la surface de la lune. En utilisant des cratères déjà datés, elle a trouvé une « belle corrélation » entre la couverture rocheuse, leur capacité d'émettre de la chaleur et l’âge des cratères.

Diviner étant capable de dater des cratères de plus de 10 km, Mazrouei pouvait se mettre au travail. Elle a cartographié à la main des milliards de cratères sur la Lune au cours des cinq années suivantes. Lorsqu'elle a présenté ses résultats préliminaires à Bill Bottke, planétologue et expert en astéroïdes au Southwest Research Institute de Boulder, elle a su qu'elle était sur la bonne voie.

L’équipe a découvert que deux à trois fois plus d’objets se sont abattus sur la lune il y a 290 millions d’années, par rapport aux taux d’impact observés au cours des 710 millions d’années précédentes.

LES KIMBERLITES

Les scientifiques soupçonnaient fortement que le même phénomène devait s’appliquer à la Terre, mais ils savaient qu’il serait difficile de le prouver. C'est à ce moment que le coauteur de l'étude, Thomas Gernon, professeur agrégé de sciences de la Terre à l'université de Southampton, a mentionné les kimberlites. Tout à coup, tout paraissait faire sens.

Les kimberlites sont des roches ultramafiques en forme de carottes que l'on trouve normalement dans les cœurs de masses continentales très anciennes et extrêmement stables. 

« Les continents sont comme des coussins percés de milliers de kimberlites. Ce sont des archives d’érosion ancienne », explique Thomas Gernon. Il y a environ 650 millions d'années, une période de glaciations planes connues sous le nom de Terre Boule de Neige avaient rasé jusqu'à un tiers de la croûte terrestre, les fameuses kimberlites comprises. Pour l'instant, les enregistrements d'impacts antérieurs à cette date sont en grande partie perdus.

Mais depuis 650 millions d'années, il est clair qu'ils ont connu très peu d'érosion. Cela signifie que les impacts de cratères sont relativement complets, et cela montre que le pic d'impacts lunaires il y a 290 millions d'années a bien un équivalent sur Terre.

Le modèle le plus simple suggère que « le taux d'impact a augmenté il y a 290 millions d'années et est resté élevé pendant cette période », dit Bottke. « Cela, nous pouvons le dire en toute confiance. »

Cette correspondance entre les enregistrements terrestres et lunaires « constitue un argument très fort pour prouver le sérieux de cette découverte », explique Paul Byrne, professeur adjoint de géologie planétaire à la North Carolina State University, qui n'a pas pris part à l'étude.

Mercure pourrait aussi nous aider. Lorsque le vaisseau spatial BepiColombo de l'Agence spatiale européenne s'en approchera en 2025, il pourra utiliser une instrumentation similaire à celle du LRO pour cartographier et dater les cratères dans ce monde sans air ni érosion.

« Nous pourrions peut-être voir s'il existe une signature similaire sur Mercure », dit Mazrouei. 

MARÉE HAUTE DANS LA CEINTURE D'ASTÉROÏDES

Bien entendu, la question est de savoir pourquoi il y a un pic. Selon Bottke, presque tous les impacts connus sur la Terre sont dus à des objets s'étant échappés de la ceinture d'astéroïdes. Un grand corps s'est séparé, peut-être à la suite d'un événement conflictuel, créant de nombreux fragments.

Au fil du temps, ces fragments ont été bombardés par la lumière du soleil. Selon un effet physique appelé effet Yarkovsky, le rayonnement absorbé puis réémis donne un petit coup de pouce aux débris. Pour les astéroïdes plus petits, cela peut les déplacer à la portée des planètes, les mettant potentiellement sur une trajectoire de collision.

« C'est un peu comme une marée haute », explique Bottke. « Vous obtiendrez beaucoup de matériaux sortant de la ceinture d'astéroïdes et, à terme, vous obtiendrez un pic du flux d'impact des astéroïdes sur Terre, qui diminuera progressivement avec le temps. »

Il est possible que plusieurs ruptures dans la ceinture d'astéroïdes aient contribué au pic global, ou que cela soit dû à un événement vraiment catastrophique. 

Quelle qu'en soit la cause, cette flambée d'impacts continuera sans aucun doute à intriguer les scientifiques qui souhaitent non seulement comprendre le passé de la Terre, mais aussi éviter le destin des dinosaures.

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Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.