Résultat scientifique

Un quatrième couple cratère-tectite découvert sur Terre !

18 mai 2021 by osuadmin

Un consortium international, mené par Pierre Rochette du Centre européen de recherche et d’enseignement des géosciences de l’environnement, a découvert qu’un champ de verres d’impact trouvé au Belize provient d’un cratère d’impact lui-même situé à 500 km de là au Nicaragua. Cela en fait le quatrième couple cratère-tectite découvert sur Terre.

Les tectites sont des verres naturels, issus de la fusion de la surface terrestre sous l’impact d’un astéroïde de plus d’un kilomètre de diamètre, et éjectés sur une longue distance (entre 200 et 12000 km). Quatre champs de tectites étaient connus jusqu’à présent (en Amérique du Nord, Australasie, Côte d’Ivoire, Europe centrale) dont trois seulement reliés à un cratère source. Les plus récemment découverts remontaient aux années 1930, et le premier avait été décrit par Darwin.

L’étude du consortium démontre que les verres trouvés au Belize sont produits par un impact et ont le même âge (805 000 ans) et la même signature géochimique que les verres récupérés à l’intérieur d’un cratère de 14 km de diamètre : le cratère de Pantasma au Nicaragua. La démonstration de l’existence de ce cratère avait constitué la première étape de recherches menées par ce même consortium en 2019. Dans les deux cas, on retrouve des traces de chrome extraterrestre pointant vers le même type d’astéroïde : la chondrite ordinaire. L’étude de ce nouveau couple cratère-tectite va apporter une meilleure compréhension du processus mal connu de formation des tectites.


Exemples de tectites du Belize (la plus grosse fait 103 grammes): Crédit : P. Rochette / CEREGE

Voir en ligne : L’actualité sur le site de l’INSU

Pollution atmosphérique en Méditerranée occidentale

21 novembre 2017 by osuadmin

Pour la première fois, une équipe internationale ¹ de chercheurs de l’Institut méditerranéen d’océanographie (MIO/PYTHÉAS, CNRS / Université de Toulon / IRD / AMU) et du Laboratoire de chimie de l’environnement (CNRS / AMU) ont réalisé une analyse comparative de l’occurrence atmosphérique des polluants organiques persistants au niveau des marges africaines et européennes de la Méditerranée occidentale. Cette étude met en évidence une pollution différenciée entre Bizerte (Tunisie) et Marseille (France), dépendant de la nature des polluants.

Il est admis que la mer Méditerranée est largement impactée par les polluants organiques persistants (POPs), mais leurs effets sur les écosystèmes et le cycle du carbone sont encore peu étudiés. La présence atmosphérique de POPs sur la côte nord-ouest de la Méditerranée africaine est quant à elle très mal documentée. Par ailleurs, des observations comparatives sur les marges africaine et européenne de la mer Méditerranée n’avaient encore jamais été réalisées.

Des échantillons d’aérosols atmosphériques, collectés simultanément en 2015 – 2016 dans deux villes côtières de référence, en Afrique (Bizerte, Tunisie) et en Europe (Marseille, France), ont été analysés pour 62 contaminants organiques toxiques appartenant aux trois plus importantes familles de POPs :

les polychloro dibenzo-p-dioxines et les dibenzofuranes (PCDD/Fs), connus sous le nom générique de « dioxines » et produits dans les processus de combustion ;
les polychlorobiphényles (PCBs), considérés comme des contaminants industriels classiques ;
les polybromodiphényléthers (PBDE) qui, contrairement aux PCDD/Fs et aux PCBs, sont considérés comme une première génération de « contaminants émergents » (seulement récemment interdits) et plus associés à la période actuelle.

**Représentation des apports atmosphériques**
Représentation des apports atmosphériques des PCDD/Fs, des PCBs et des PBDEs à Bizerte (en jaune) et Marseille (en bleu) et du transfert éventuel de l’Europe vers l’Afrique des stocks atmosphériques de PBDEs en mer Méditerranée côtière du Nord-Ouest (une des hypothèses proposées).
*Crédit : MIO*

L’étude révèle des valeurs médianes ² de concentrations et d’apports atmosphériques des dioxines et des PCBs plus élevées du côté africain (exposition potentielle plus élevée), tandis que les niveaux médians de concentrations et d’apports des PBDE « émergents » sont plus élevés du côté européen. Par ailleurs, bien que des sources locales sur le bord nord-ouest méditerranéen de l’Afrique ne soient pas écartées, les auteurs avancent comme hypothèse un éventuel transfert de l’Europe vers l’Afrique des stocks atmosphériques de PBDE (ceci reste à confirmer avec des observations supplémentaires).

Ce travail répond à un objectif majeur du programme MERMEX-MERITE/MISTRALS d’études sur l’intercomparaison des produits chimiques toxiques sur les côtes africaines et européennes de l’ouest de la Méditerranée. Réalisé sous la responsabilité du MIO et dans le cadre global du Labex OT-MED (MEDPOP), ce travail est le fruit d’une collaboration avec plusieurs laboratoires espagnols et tunisiens dans le cadre du LMI-Cosysmed de l’IRD. D’autres travaux sur l’impact de ces contaminants sur les écosystèmes marins sont en cours au MIO.

1. Les institutions étrangères impliquées sont l’université de Carthage (Tunisie) et l’Institute of organic chemistry - CSIC (Espagne).

2. Valeur centrale de la série de données

Un nuage de gaz géant enveloppant une dizaine de galaxies

13 novembre 2017 by osuadmin

Des grands nuages de gaz ont déjà été observés par le passé. Mais ils étaient généralement plus petits, moins brillants, et souvent associés à des galaxies très massives hébergeant un trou noir géant dont l’intense rayonnement pouvait expliquer leur chauffage. Cette découverte met en évidence de tous nouveaux processus, certainement reliés à l’environnement très dense dans lequel se situe cette structure. En effet, ce nuage de gaz pourrait être le témoignage des processus violents invoqués généralement pour expliquer l’arrêt brutal de la formation d’étoiles dans les galaxies habitant les structures les plus denses de l’Univers.

Ce nuage hors-norme a été découvert et étudié en détail grâce à l’incroyable sensibilité de l’instrument MUSE, développé pour Very Large Telescope (VLT) de l’ESO au Chili. Couvrant les longueurs d’onde visibles, MUSE combine à la fois les possibilités d’un instrument imageur et la capacité d’un spectrographe, ce qui en fait un outil puissant et unique pour mettre en lumière des objets célestes qui restaient jusque-là dans l’ombre.

La puissance de MUSE a permis aux astrophysiciens de comprendre que cette grande quantité de gaz n’est pas primordiale. Elle a été vraisemblablement extirpée des galaxies, soit au cours de violentes interactions pouvant aller jusqu’à la fusion des galaxies, soit par des super-vents dus à l’activité de trous noirs géants ou à l’effet cumulé des supernovae. Ils ont également étudié comment ce nuage pouvait être chauffé aussi loin des galaxies. Ils sont arrivés à la conclusion que cette structure gazeuse est ionisée par différents processus : la majeure partie semble être chauffée par le rayonnement intense émis par des étoiles nouvellement formées dans les galaxies, et par les chocs entre les nuages de gaz éjectés de ces mêmes galaxies. Dans une région plus localisée de ce nuage, un trou noir géant en phase active serait à l’origine du chauffage du gaz.

Cette découverte montre ainsi que la rencontre de plusieurs galaxies à l’intersection des filaments de la toile cosmique peut engendrer une série de processus qui éjecte une quantité énorme de gaz en dehors des galaxies et qu’il existe des mécanismes capables d’ioniser ce gaz à très grande distance des galaxies. Il se peut que ce phénomène soit le prélude à la formation de galaxies très massives, sans gaz ni formation d’étoiles, au centre de grandes structures telles que les amas de galaxies et que ce genre de phénomène soit en partie responsable de l’arrêt de la formation d’étoiles dans ces structures. Il est également possible que le gaz reforme un disque, ce qui pourrait expliquer l’existence de galaxies passives possédant un disque épais d’étoiles plutôt vieilles et un disque plus jeune, tel qu’observé dans la Voie Lactée.

Afin d’améliorer la compréhension de cette structure cette équipe veut engager de nouvelles observations dans d’autres domaines de longueur d’onde, en particuliers avec les interféromètres ALMA et NOEMA.

L’émergence de l’acheuléen en Afrique du Nord remonte à 1,3 million d’années

28 juillet 2021 by osuadmin

Une équipe franco-italo-marocaine, menée par l’Université Paul Valéry Montpellier 3 et le CNRS1 du côté français, vient d’annoncer que l’Acheuléen le plus ancien mis au jour au Nord de l’Afrique, dans la carrière Thomas I à Casablanca (Maroc), a un âge de 1,3 million d’années. Le début de l’Acheuléen, marqué par l’apparition de macro-outils, est considéré comme une avancée technologique majeure au cours de l’évolution humaine. L’Acheuléen fait sa première apparition en Afrique de l’Est à 1,8 million d’années et en Afrique du Sud entre 1,6 et 1 million d’années. L’Afrique du Nord, pourtant riche en sites acheuléens, recèle très peu de localités documentant l’Acheuléen ancien et leur datation restait jusqu’à présent conjecturale. L’étude, publiée le 28 juillet 2021 dans la revue Scientific Reports, apporte le premier cadre chronologique à haute résolution du plus ancien Acheuléen d’Afrique du Nord.

Voir en ligne : Télécharger le communiqué de presse

L’ESO capture les meilleures images à ce jour d’un astéroïde particulier, semblable à un “os de chien”

9 septembre 2021 by osuadmin

Grâce au Very Large Telescope de l’Observatoire Européen Austral (VLT de l’ESO), une équipe d’astronomes a acquis les images les plus nettes et les plus détaillées à ce jour de l’astéroïde Kleopatra. Ces observations ont permis à l’équipe de contraindre la forme tridimensionnelle ainsi que la masse de cet astéroïde particulier, semblable à un os de chien, avec une précision inédite à ce jour. En outre, leurs travaux offrent des clés de compréhension de la formation de cet astéroïde ainsi que des deux lunes qui orbitent autour de lui.

« Kleopatra est un corps véritablement unique dans notre système solaire », précise Franck Marchis, astronome à l’Institut SETI de Mountain View (États-Unis) et au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (France), qui a dirigé une étude sur cet astéroïde doté de lunes et d’une forme inhabituelle, publiée ce jour au sein de la revue Astronomy & Astrophysics. « L’étude de cas particuliers tel celui de Kleopatra permet à la science de progresser. En outre, la compréhension de ce système complexe et multiple d’astéroïde peut aider à une meilleure connaissance de notre système solaire. »

Kleopatra orbite autour du Soleil depuis la ceinture d’astéroïdes située entre Mars et Jupiter. Les astronomes l’ont baptisé « astéroïde en forme d’os de chien » depuis que des observations radar datant d’une vingtaine d’années ont révélé qu’il se composait de deux lobes reliés par un « cou » volumineux. En 2008, Marchis et ses collègues ont découvert que Kleopatra était entouré de deux lunes, nommées AlexHelios et CleoSelene d’après les enfants de la célèbre reine d’Égypte.

Afin de mieux connaître Kleopatra, Marchis et son équipe ont utilisé des clichés de l’astéroïde acquis par l’instrument SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) sur le VLT de l’ESO, en différentes époques comprises entre l’an 2017 et l’an 2019. L’astéroïde étant animé d’un mouvement de rotation, ils furent en mesure de l’observer sous différents angles et de créer les modèles 3D les plus précis à ce jour de la forme qu’il arbore. Puis, ils ont contraint la forme en os de chien de l’astéroïde ainsi que son volume, et constaté que l’un des lobes qui le composent était de dimensions supérieures à l’autre. Enfin, ils ont établi la longueur de l’astéroïde à quelque 270 kilomètres, ce qui représente la moitié environ de la longueur de la Manche.

Dans une seconde étude, également parue au sein de la revue Astronomy & Astrophysics et dirigée par Miroslav Brož de l’Université Charles de Prague en République tchèque, l’équipe a détaillé la méthode employée pour déduire des observations de SPHERE les orbites exactes des deux lunes de Kleopatra. Des études antérieures avaient estimé la forme de ces orbites. Mais les nouvelles observations effectuées au moyen du VLT de l’ESO ont montré que les lunes ne se trouvaient pas aux emplacements suggérés par les anciennes données.

« Ce problème devait être résolu », affirme Brož. « Car si les orbites des lunes étaient erronées, le reste l’était également, la masse de Kleopatra notamment ». Grâce aux nouvelles observations et à une modélisation poussée, l’équipe est parvenue à correctement décrire l’influence qu’exerce la gravité de Kleopatra sur les mouvements des deux lunes et à déterminer les orbites complexes d’AlexHelios et de CleoSelene. Ces résultats leur ont permis de déterminer la masse de l’astéroïde et de constater qu’elle était inférieure de 35 % aux estimations précédentes.

En combinant les nouvelles estimations de volume et de masse, les astronomes furent en mesure de déterminer la densité réelle de l’astéroïde. La nouvelle valeur suggère une densité inférieure de plus de moitié à celle du fer, soit bien moindre que celle issue des estimations antérieures ¹ . La faible densité de Kleopatra, de composition vraisemblablement métallique, suggère que l’astéroïde est doté d’une structure poreuse et pourrait être un peu plus qu’un simple « amas de gravats ». Cela signifie qu’il s’est probablement formé par accrétion de matériaux éjectés lors d’un impact géant.

La structure empilée de Kleopatra et sa rotation intrinsèque suggèrent en outre un possible scénario de formation de ses deux lunes. La vitesse de rotation de l’astéroïde est proche d’un seuil quasi critique, au-delà duquel il commencerait à se désagréger. Même de petits impacts sont susceptibles d’altérer sa surface. Marchis et son équipe pensent ainsi que de petits cailloux issus de la surface de l’astéroïde sont peut-être à l’origine d’AlexHelios et CleoSelene, ce qui impliquerait que Kleopatra a véritablement donné naissance à ses propres lunes.

L’acquisition des nouvelles images de Kleopatra et la capture des informations qu’elles renferment ont été permises par l’utilisation de l’un des systèmes avancés d’optique adaptative installé sur le VLT de l’ESO, qui opère depuis le désert d’Atacama au Chili. L’optique adaptative permet de corriger les distorsions générées par l’atmosphère terrestre, qui font paraître les objets flous – ce même effet se traduit par le scintillement des étoiles observées depuis la surface de la Terre. Grâce à ces corrections, l’instrument SPHERE fut en mesure d’imager Kleopatra – distant de plus de 200 millions de kilomètres de la Terre – bien que sa taille apparente dans le ciel avoisine celle d’une balle de golf située à une quarantaine de kilomètres.

Doté de systèmes d’optique adaptative avancés, l’Extremely Large Telescope (ELT) de l’ESO constituera l’outil d’imagerie idéal pour les astéroïdes lointains tel Kleopatra. « J’ai hâte de pointer l’ELT en direction de Kleopatra, de voir s’il est entouré d’autres lunes et d’affiner leurs orbites respectives afin de détecter d’infimes changements », conclut Marchis.

Voir en ligne : Retrouvez l’original de ce communiqué sur le site de l’ESO

1. La valeur de densité nouvellement calculée s’établit à 3,4 grammes par centimètre cube. Auparavant, la densité moyenne de Kleopatra était estimée à 4,5 grammes par centimètre cube

Les sols vitrifiés du désert d’Atacama (Chili) : des traceurs d’incendies naturels à la fin du Pleistocène

15 mai 2017 by osuadmin

En dehors des volcans, les roches vitrifiées sur terre résultent d’incendies spontanés déclenchés ou alimentés par des composés organiques fossiles (charbon ou gaz) qui produisent ce que les géologues appellent des « paralavas » ou laves paradérivées. Mais on connait aussi des verres formés lors d’impact hypervéloces d’astéroïdes. Distinguer entre les deux origines s’avère souvent assez évident en présence de veines de charbon dans le premier cas ou de cratère d’impact dans le second.

En l’absence d’évidence directe pour un impact ou d’un contexte géologique favorable pour la formation de paralavas, certains verres ont été interprétés comme le résultat de l’explosion à très basse altitude de matériel cométaire ou astéroïdal. Dans ce cas et par analogie aux explosions nucléaires, l’énergie cinétique de l’astéroide ou de la comète se transforme en radiations suffisamment intenses capables de vitrifier la surface du sol en un temps très court.

**Image satellite avec localisation des principaux sites d’observation des verres silicatés de Pica (Chili).**
*Crédits Google Earth*

En 2012, le Service Géologique Chilien (SERNAGEOMIN) a découvert des sols vitrifiés présents de manière discontinue sur de grandes étendues (une bande longitudinale de plus de 70km de longueur) dans la région de Pica au nord du désert d’Atacama, l’une des régions les plus arides de la planète. Une étude pluridisciplinaire menée par une équipe française impliquant Géoscience Rennes (CNRS / Université Rennes 1), le CEREGE (CNRS / Université Aix-Marseille / IRD / Collège de France), le LPG Nantes (Université de Nantes / CNRS / Université d’Angers), l’IPAG/OSUG (CNRS / Université Grenoble Alpes) en collaboration avec des chercheurs chiliens a démontré que ces verres se sont formés lors d’incendies dans des sols enrichis en matière organique et en plantes silicifiées. Il s’agit de verres silicatés (environ 60% SiO2) très poreux avec une minéralogie témoignant de conditions réductrices extrêmes (sphérules de fer métallique, phosphures et monosulfures de fer, etc.), mais dépourvus d’indice géochimique de contaminant extra-terrestre. Grace à une étude paléomagnétique complétant des datations au carbone 14, au moins deux événements thermiques distincts séparés de plusieurs centaines d’années ont été mis en évidence, ce qui est incompatible avec une origine extraterrestre (explosion d’un bolide à basse altitude).

Photographies de terrain (a, b, c, d) de verres silicatés observés à la surface du désert d’Atacama (nord du Chili). Sous les verres, on peut parfois observer une couche décimétrique d’argiles cuites (b) ou une couche de restes de plantes (d). Ces plantes (d, e) sont fortement silicifiées (f, et image au microscope électronique g) et leur fusion contribue à la formation des verres (e).
*Crédits Pierrick Roperch / Jérôme Gattacceca*

D’après les observations de terrain, les sols vitrifiés sont distribués principalement dans d’anciennes zones humides où l’on peut encore observer des litières de plantes silicifiées. Le désert d’Atacama a en effet connu des périodes humides à la fin du Pléistocène, contemporaines des phases de développement maximum des grands paléolacs du sud de l’Altiplano Bolivien aujourd’hui représentés par le salar d’Uyuni et le salar de Coipasa. De grandes oasis se sont développées le long du piedmont andin lorsque la nappe phréatique était presque au niveau du sol. De la matière organique et des plantes riches en précipités minéraux (phytolithes) ou partiellement silicifiées se sont accumulés dans le sol des zones humides. Les incendies peut-être ressemblant aux feux de tourbes se sont déclenchés lorsque le climat est devenu plus aride, au moment de l’abaissement de la nappe phréatique. Ces résultats montrent que sous certaines conditions environnementales et climatiques, les températures lors d’incendies spontanés peuvent être suffisamment élevées pour vitrifier les sols. Cette étude conduira certainement à reconsidérer l’origine de certains verres décrits comme verres d’impacts dans d’autres régions du monde (Verre Lybique, mais surtout ceux d’Edeowie en Australie, de Dakhleh en Egypte ou ceux décrits dans des sédiments Miocène d’Argentine), avec des implications pour la quantification de l’aléa lié à l’explosion de bolides dans l’atmosphère de la Terre.

Ces types de verres ont aussi une importance géologique considérable, comme traceurs de potentiels changements climatiques et/ou environnementaux.