En 2011, une petite météorite a été découverte dans le désert du Sahara. Désigné Afrique du Nord-Ouest (NWA) 7034 ou « Beauté noire », le morceau noirci de cristal volcanique s’est avéré être un petit morceau de Marsprojeté dans l’espace par un impact d’astéroïde.
Mais d’où venait-il sur Mars ? Si nous savions cela, la météorite pourrait nous donner des indices cruciaux sur la formation de notre voisin semblable à la Terre.
La planète rouge est couverte d’innombrables cratères d’impact d’astéroïdes, et jusqu’à récemment, il semblait qu’il n’y avait aucun moyen de dire lequel était la maison de l’Afrique du Nord-Ouest 7034.
Dans de nouvelles recherches, nous avons passé au crible plus de 94 millions de cratères pour identifier l’origine du visiteur martien rocheux : un cratère dans l’hémisphère sud de notre planète voisine, créé par un impact d’astéroïde il y a entre 5 et 10 millions d’années.
Pourquoi la Terre est-elle si spéciale ?
Il y a environ 4,5 milliards d’années, un disque de gaz, de poussière et de glace s’est effondré, formant le soleil, les planètes, leurs lunes et le reste du système solaire. Quelques millions d’années plus tard, des gouttes de matière en fusion ont commencé à se refroidir pour former des planètes rocheuses.
Nous savons très peu de choses sur cette première étape de l’évolution planétaire sur Terre. L’érosion et le mouvement des plaques tectoniques rendent très difficile la recherche de roches aussi anciennes.
Nous aimerions en savoir plus sur la formation et l’évolution des planètes au fil du temps, car cela nous aiderait à comprendre pourquoi la Terre est si différente des autres planètes.
Regarder vers Mars
Pour en savoir plus sur l’origine des planètes, les agences spatiales envoient une pléthore de sondes et de rovers sur Mars pour démêler son passé géologique.
Mars est souvent considérée comme la sœur de la Terre. Dans le passé, il abritait de l’eau liquide, formant des lacs et des mers, et a également connu une activité volcanique pendant de longues périodes.
Cependant, Mars n’a pas de tectonique des plaques et peu d’érosion récente, de sorte que ses roches anciennes sont mieux préservées que celles de la Terre.
Un objectif clé de la nouvelle génération de missions martiennes consiste à collecter des échantillons à un endroit particulier, le cratère Jezero, et à les renvoyer sur Terre pour analyse.
La distribution de 90 millions de cratères à la surface de Mars obtenue à partir de l’algorithme de détection de cratère. Les couleurs indiquent la taille des cratères et leurs intensités sont liées à la densité des cratères à la surface. Des taches bleues et des motifs rayonnés sont associés aux cratères les plus jeunes et les plus grands formés à la surface. Le cercle rouge identifie le cratère Karratha qui a éjecté la météorite Black Beauty. Crédit : Lagain et al, Université Curtin
Météorites martiennes
Cependant, nous avons déjà quelques échantillons de Mars que nous pouvons étudier en profondeur. Il y a environ 300 morceaux de Mars dans les laboratoires du monde entier sous forme de météorites, et ils ont été étudiés de manière intensive au cours des 30 dernières années.
Ces météorites ont été lancées depuis la surface de Mars par une dizaine d’impacts d’astéroïdes au cours des 20 derniers millions d’années. Cependant, les emplacements exacts des sources des seules roches martiennes disponibles sur Terre sont inconnus.
Trouver les origines précises de ces météorites équivaudrait à plusieurs missions de retour d’échantillons gratuits, c’est pourquoi les chercheurs tentent depuis des décennies. Ce n’est que maintenant qu’il est devenu réalisable, grâce à l’introduction de techniques d’apprentissage automatique.
Catalogage des cratères
Notre recherche, rapportée cette semaine, dévoile l’origine de l’une des météorites martiennes connues les plus intéressantes : NWA 7034, l’échantillon de Mars le plus étudié à ce jour.
À l’aide du supercalculateur du Pawsey Supercomputing Research Center à Perth, nous avons analysé un volume colossal d’images haute résolution de Mars. Grâce à un algorithme d’apprentissage automatique que nous avons développé, nous avons identifié plus de 94 millions de cratères d’impact.
Ce catalogue de cratères est le plus grand jamais créé et nous permet de comprendre l’histoire de leur création à une résolution jamais égalée auparavant.
Nous avons découvert que les plus petits cratères, de moins de 100 mètres de diamètre, sont distribués sous forme de rayons, pointant vers l’extérieur à partir de 19 grands et très jeunes cratères d’impact. Ces petits impacts sont appelés cratères secondaires et résultent de la retombée de débris suite à un impact important.
Sachant cela, nous pouvions exclure environ 80 000 cratères comme sources potentielles de météorites martiennes, car ils n’auraient pas été en mesure d’éjecter des roches dans l’espace. Nous nous sommes retrouvés avec seulement ces 19 grands cratères.
Trouver le cratère de Karratha
Ensuite, nous avons comparé les caractéristiques de la météorite NWA 7034 (essentiellement son âge, sa composition et ses propriétés magnétiques) avec celles de la surface entourant les 19 cratères, déduites des données des engins spatiaux en orbite autour de la planète.
Mon équipe et moi avons réalisé qu’un seul cratère, jusqu’alors sans nom, pouvait expliquer toutes les caractéristiques de la météorite : un cratère de 10 km situé dans la province de Terra Cimmeria-Sirenum, dans l’hémisphère sud de Mars.
Le cratère n’a pas été nommé car personne n’avait auparavant pensé qu’il était très intéressant. Nous avons proposé le nom de Karratha, en référence à la ville d’Australie-Occidentale située près du plus vieux rocher jamais daté de la Terre.
Le plus excitant de cette découverte était d’établir un lien entre cet échantillon rare de Mars et les caractéristiques uniques de la région de Terra Cimmeria-Sirenum.
Une fenêtre sur la Terre antique
D’après les analyses en laboratoire effectuées sur cette météorite, nous savons qu’elle contient des minéraux anciens : des zircons vieux d’environ 4,48 milliards d’années, plus anciens que les plus anciens zircons trouvés sur Terre, situés en Australie-Occidentale.
La composition de certains morceaux de la météorite est également très intrigante : ils sont comparables aux continents terrestres d’aujourd’hui. Cela nous indique que Terra Cimmeria-Sirenum est une ancienne croûte abritant des roches vieilles de 4,5 milliards d’années, avec des caractéristiques chimiques et magnétiques distinctes de n’importe où ailleurs sur Mars.
L’envoi de futures missions dans cette région identifiée permettrait aux scientifiques d’explorer ce qui s’est passé sur Mars il y a 4,5 milliards d’années, quelques millions d’années après sa formation. Alors que la Terre a perdu son ancienne surface principalement à cause de la tectonique des plaques, l’observation d’un tel cadre dans des terrains extrêmement anciens sur Mars est une fenêtre sur l’ancienne Terre que nous avons perdue il y a longtemps.
A. Lagain et al, Premiers processus crustaux révélés par le site d’éjection de la plus ancienne météorite martienne, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-31444-8
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