Des géologues de la VUB conçoivent une nouvelle boîte à outils pour étudier les impacts de météorite

Des géologues de la VUB conçoivent une nouvelle boîte à outils pour étudier les impacts de météorite

Que se passe-t-il exactement pendant et juste après l’impact d’une grosse météorite ? C’est la question que s’est posée une équipe de géologues du groupe de recherche ​ de la VUB Archaeologie, Milieuveranderingen en Geochemie (AMGC – archéologie, changements environnementaux et géochimie). Le cratère d’impact de Chicxulub au Mexique est surtout connu pour l’extinction des dinosaures à la fin du Crétacé, il y a 66 millions d’années. Mais il sert également de laboratoire naturel pour étudier les effets de processus fulgurants liés à l’impact d’une météorite. Grâce à une nouvelle méthode chimique, l’équipe a pour la première fois pu mesurer les températures des profondeurs d’un cratère de météorite. Les premières secondes suivant cet impact violent demeurent insaisissables, car la majorité de la matière s’est simplement évaporée, mais dans les minutes qui ont suivi, des morceaux de roche calcaire, contenant des minéraux calcaires tout juste formés, ont pu précipiter. « C’est précisément à ce type de roche qu’il est idéal d’appliquer la nouvelle technologie de mesure », explique l'auteur principale d'une nouvelle étude et géologue Pim Kaskes, qui a obtenu son doctorat en 2023. « Nous avons utilisé la “thermométrie basée sur les isotopes lourds agglomérés des carbonates”, une nouvelle technique qui nous permet de déterminer avec précision la température à laquelle les minéraux calcaires et les fossiles se forment. »

Pim Kaskes au siège de l’International Ocean Discovery à College Station (Texas, États-Unis), où il a prélevé en 2018 des échantillons sur des carottes de forage contenant de la matière issue des profondeurs du cratère d’impact de Chicxulub (photo : Pim Kaskes).
Pim Kaskes au siège de l’International Ocean Discovery à College Station (Texas, États-Unis), où il a prélevé en 2018 des échantillons sur des carottes de forage contenant de la matière issue des profondeurs du cratère d’impact de Chicxulub (photo : Pim Kaskes).

« Habituellement, ces analyses servent à reconstituer les températures de l’eau à partir d’anciens dépôts marins afin de détecter des changements climatiques. En général, nous trouvons dans ce cas des températures comprises entre 10 et 30 degrés Celsius », expliquent les paléoclimatologues et coauteurs Marta Marchegiano et Marion Peral (AMGC). « Dans le cas présent, nous voulions également savoir si nous pouvions tester cette technique dans le domaine des impacts de météorite, où se produisent des processus liés à des températures beaucoup plus élevées. »

« Nous nous sommes concentrés sur les fragments de carbonate dans plusieurs carottes de forage issues de l’ensemble du cratère de Chicxulub et nous avons trouvé des températures élevées, jusqu’à 327 degrés Celsius », déclare Pim Kaskes. « Il est difficile d’expliquer les températures les plus élevées que nous avons reconstituées uniquement par l’effet des fluides chauds provenant d’un vaste système hydrothermal à l’intérieur du cratère. Lorsque j’ai examiné les échantillons au microscope, j’ai découvert de petits cristaux de calcite en forme de blocs. Sous l’intensité de l’impact de la météorite, les roches carbonatées ont libéré du CO2, dont une grande partie est très probablement restée à l’intérieur du cratère où il a pu former de tels cristaux de calcite avec du CaO (chaux vive) hautement réactif. En fait, ces cristaux ressemblent très fort à ceux d’une étude expérimentale dans laquelle un laser chaud a été utilisé pour décomposer des carbonates. Pour nous, il s’agissait dès lors d’une analogie intéressante. »

Marta Marchegiano et Marion Peral devant l’instrument du laboratoire d’Archaeology, Environmental changes & Geo-Chemistry (AMGC) de la VUB utilisé pour reconstituer les températures dans le cratère d’impact de Chicxulub au Mexique (photo : Marta Marchegiano).
Marta Marchegiano et Marion Peral devant l’instrument du laboratoire d’Archaeology, Environmental changes & Geo-Chemistry (AMGC) de la VUB utilisé pour reconstituer les températures dans le cratère d’impact de Chicxulub au Mexique (photo : Marta Marchegiano).

Les modèles climatiques précédents pourraient donc avoir surestimé les émissions totales de CO2 de l’impact, étant donné qu’une partie importante de ce CO2 serait restée à l’intérieur du cratère. Cette découverte a des implications sur la compréhension des effets à court et à long terme de l’impact de Chicxulub sur le climat et la vie sur Terre. Même s’il faut revoir ses émissions de CO2 à la baisse, l’impact a tout de même eu des effets cataclysmiques à la fin du Crétacé, comme l’a également récemment démontré une étude sur les particules à laquelle ont notamment participé M. Kaskes et les professeurs de la VUB Philippe Claeys et Steven Goderis.

La nouvelle technique chimique a prouvé son efficacité en tant que paléothermomètre polyvalent capable de répondre à des questions scientifiques très diverses. Pim Kaskes pense que cette étude n’est que le premier pas vers la compréhension des processus rapides et extrêmes associés aux impacts de météorites, en particulier dans le domaine de la géologie planétaire. « Nos découvertes ouvrent de nombreuses possibilités pour les recherches futures, car nous pouvons désormais appliquer ce thermomètre aux roches et aux éjectas d’autres cratères d’impact dans le monde, à condition qu’il y ait suffisamment de matière carbonatée bien préservée », conclut le chercheur.

Les résultats ont été publiés le 11/01/2024 dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) Nexus : https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgad414


Contact : Pim Kaskes : [email protected]; +32 456 29 85 15

Koen Stein
Koen Stein Perscontact wetenschap & innovatie

 

 

 

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