MÉTÉORITES

Datations et histoires des météorites

Les météorites (à l'exception des objets S.N.C., cf. Datations des achondrites) constituent les systèmes clos les plus anciens de matériau solaire condensé. C'est à C. Patterson que revient le mérite d'avoir réussi en 1956 – à partir d'hypothèses, couramment acceptées aujourd'hui, mais qui n'étaient pas évidentes à l'époque – les premières datations de météorites à partir de la chronométrie « au plomb ». Le résultat obtenu, (4,55 ± 0,07)10⁹ ans en utilisant les anciennes valeurs des constantes radioactives et 4,49 × 10⁹ ans avec les nouvelles constantes, n'est pas très éloigné (à 1,5 p. 100 près) de la meilleure valeur admise aujourd'hui, (4,559 ± 0,004)10⁹ ans, obtenue en 1981 par J. H. Chen et G. J. Wasserburg à partir des inclusions réfractaires de la chondrite Allende. Les événements de l'histoire de ces objets primitifs peuvent être datés par les différentes méthodes radiochronologiques. Ces méthodes utilisent l'analyse des spectres de masse. On définit communément les datations suivantes :

– les âges absolus datent la solidification, la dernière différenciation chimique et le refroidissement (condition de système clos) des matériaux météoritiques ;

– les âges d'exposition au rayonnement cosmique mesurent, par convention, l'intervalle de temps qui sépare l'instant où une météorite est extraite d'un corps parental, probablement à la suite d'un choc, jusqu'à sa capture et à sa chute sur Terre ;

– les âges terrestres définissent le temps de résidence à la surface terrestre des météorites dont la chute n'a pu être observée ;

– les intervalles de formation définissent l'intervalle de temps (Δt) entre, d'une part, la séparation et l'isolement de la nébuleuse protosolaire du milieu galactique nourricier, d'autre part, le moment où les météorites se constituent en système clos et sont assez refroidies pour retenir dans leurs phases minérales certains isotopes, produits de filiation de radionucléides à vie courte, aujourd'hui éteints.

Âges absolus

Radionucléides primordiaux - crédits : Encyclopædia Universalis France — Radionucléides primordiaux
Encyclopædia Universalis France

Comme dans le cas des roches terrestres ignées, on utilise des nucléides radioactifs de longue période. Les filiations ²³⁸U-²⁰⁶Pb, ²³⁵U-²⁰⁷Pb, ²³²Th-²⁰⁸Pb, ⁸⁷Rb-⁸⁷Sr et ⁴⁰K-⁴⁰Ar sont le plus souvent utilisées, ainsi que le rapport des isotopes radiogéniques ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb qui évolue avec le temps. Deux nouveaux couples père-fils sont aussi employés dans le cas des météorites : ¹⁴⁷Sm-¹⁴³Nd et ¹⁸⁷Re-¹⁸⁷Os. La rétention de l'hélium 4 radiogénique, produit par les décroissances des séries du thorium et de l'uranium, constitue aussi un indicateur chronométrique. Quand l'isotope stable résultant de la filiation radioactive est un gaz (⁴⁰Ar, ⁴He), l'âge mesuré peut ne pas dater les mêmes événements que les chronométries dont les produits de filiation ne sont pas gazeux. En effet, la datation dépendra des pertes de gaz par diffusion qui peuvent être dues à différentes causes telles que : le taux de refroidissement de l'astéroïde parental ; la profondeur d'enfouissement de l'objet météoritique dans l'astéroïde originel ; un réchauffement tardif entraînant un dégazage à la suite d'une collision soit sur le corps parental, soit dans l'espace ; un réchauffement périodique si l'orbite de la météorite passe au voisinage du Soleil. Toutefois, même si une météorite n'a pas été modifiée par des processus secondaires (chocs, réchauffements), les datations obtenues par des chronomètres dont les nucléides fils ne sont pas gazeux ne doivent pas obligatoirement fournir la même réponse. La datation fournie par chaque chronomètre dépendra en effet des conditions de fermeture du système (principalement liées à la température) pour chaque couple, et les conditions de système clos ne sont pas forcément identiques[...]

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Écrit par

Mireille CHRISTOPHE MICHEL-LEVY : directeur de recherche au C.N.R.S.
Paul PELLAS : directeur de recherche au C.N.R.S., co-directeur du laboratoire associé 286 (minéralogie des roches profondes et des météorites), C.N.R.S.

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