Découverte d’un cristal inconnu dans une météorite lunaire

Ludovic Ferrière tient la météorite Oued Awlitis 001. © Muséum de Vienne
Un cristal inédit sur Terre vient d’être identifié par une équipe européenne dans une météorite lunaire. Il est utile pour comprendre certains mécanismes dans les profondeurs du manteau terrestre.

Dans l’Étoile mystérieuse d’Hergé, le jeune reporter Tintin part en exploration polaire avec le professeur Hippolyte Calys et le capitaine Haddock en quête d’une immense météorite. Leur but est de s’emparer d’un mystérieux métal inconnu sur Terre : le calystène, identifié par Calys avant la chute de l’astre.

Il est arrivé une histoire (presque) semblable au Français Ludovic Ferrière, conservateur de la collection de météorites du Muséum national d’histoire naturelle de Vienne, en Autriche : il a découvert avec une équipe européenne un minéral cristallin, jusqu’ici inconnu dans une météorite issue de la Lune.

Un morceau de Lune tombé au Sahara occidental

L’histoire débute en septembre 2014. Ludovic Ferrière se rend au Maroc pour assister à une conférence. À cette occasion, on lui présente une météorite trouvée le 15 janvier 2014 dans le Sahara occidental, baptisée Oued Awlitis 001. L’expert note immédiatement son caractère remarquable : c’est un beau fragment arraché à la Lune, pesant 382 g et long de 7,7 cm.

Son état de conservation montre qu’il est issu d’une chute récente, car la croûte de fusion formée lors de l’entrée atmosphérique est impeccable. Le chercheur décide alors d’organiser une campagne de financement participatif afin que la météorite puisse tomber entre les mains des scientifiques plutôt que dans celles des collectionneurs. Le pari est audacieux : il fallait collecter 110 000 € !

Le fragment principal de la météorite et deux fragments secondaires. © Ludovic Ferrière

« Malheureusement, cet objectif n’a pas été atteint. Seuls 17 162 € ont pu être collectés », explique Ludovic Ferrière. Mais par chance, les chasseurs de météorites étaient retournés sur le site quelques semaines après la découverte du premier fragment, et ils ont trouvé un second morceau de 50,5 g s’emboîtant parfaitement avec le premier. Les fonds collectés vont permettre d’acquérir cette pièce.

De minuscules aiguilles cristallines

Elle est depuis exposée au Muséum de Vienne, mais elle est aussi étudiée par les scientifiques. « Un de mes collègues a vu les minéraux au microscope », souligne Ludovic Ferrière. Ils se présentent sous la forme d’aiguilles cristallines minuscules larges de moins d’un micron et d’une longueur typique de 5 à 10 microns.

Cristaux de donwilhelmsite vus au microsscopepe
Cristaux de donwilhelmsite vus au microscope. Crédit DR

À ce stade, les chercheurs ne savaient pas leur composition. Plusieurs équipes sont impliquées dans l’examen des échantillons entre l’Allemagne, la Norvège, le Royaume-Uni et la Tchéquie, et c’est à Prague que l’étude de cette météorite a fait un grand bond en avant. « Mariana Klementova a appliqué la technique de pointe de la diffraction électronique 3D, ainsi qu’un logiciel développé pour résoudre la structure cristalline d’un minéral extraterrestre », explique Ludovic Ferrière. La composition chimique a, quant à elle, été déterminée avec un microscope électronique.

C’est à partir de ces éléments que les chercheurs ont su qu’ils tenaient un minéral inédit. Il s’agit d’un cristal fait de 18 atomes de calcium, d’aluminium, de silice et d’oxygène (CaAl4Si2O11). Il a été baptisé donwilhelmsite. Comme dans Tintin, le nom fait référence à un scientifique. Non au découvreur, « mais au géologue américain Don Wilhelms, qui a participé à la sélection des sites des missions Apollo et à l’analyse de leurs données », détaille Ludovic Ferrière.

Voici la structure cristalline de la donwilhelmsite. Les atomes de calcium sont en vert, ceux d'aluminium et de silicium en gris, et ceux d'oxygène en rouge. 

Une plongée dans le manteau terrestre

Le grand intérêt de cette découverte, c’est que l’existence de ce minéral est modélisée depuis plusieurs décennies, mais qu’il n’a jamais été observé dans des roches terrestres. En revanche, on sait qu’à l’intérieur de la Terre, les conditions sont réunies pour qu’il se forme entre 460 et 700 km de profondeur. Il pourrait même représenter 7 à 10% des minéraux dans cette zone. C’est loin d’être anecdotique. Son absence à la surface de notre planète tient au fait que ce cristal a besoin d’une forte pression pour se créer et qu’il est assez fragile. Si bien qu’il se transforme quand la roche remonte vers la surface.

On peut alors se demander comment il est apparu sur la Lune… « En fait, le minéral s’est formé dans une roche qui a subi un gros impact. C’est un événement bref. Du coup, la roche n’est pas modifiée et le cristal s’est conservé », explique Ludovic Ferrière. La pression à laquelle la roche a été soumise lors de l’impact est estimée à 20 milliards de pascals, soit 200 000 fois la pression atmosphérique à la surface de la Terre ! Sur notre planète, les seules chances de trouver ce cristal, c’est qu’il soit piégé dans un diamant par exemple pour le préserver quand il monte en surface », précise le géologue.

Voilà de quoi rêver un peu si vous vous visitez la collection de météorites du Muséum de Vienne. C’est la plus grande exposition au monde, et elle possède entre autres pièces remarquables ce fameux fragment d’Oued Awlitis 001. Vous aurez alors sous les yeux le cocon d’un minéral rarissime à la surface de la Terre.

À la différence du calystène de Tintin, la donwilhelmsite n’a pas la propriété surnaturelle de stimuler jusqu’à l’excès la croissance des araignées ou des champignons. Mais en remontant dans le manteau terrestre vers la surface, elle joue tout de même aux alchimistes, car elle se décompose en différents minéraux, dont le grenat. Une fois taillée, cette gemme est parfois vendue aussi cher du gramme que la météorite lunaire Oued Awlitis 001.

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