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Histoires d'impacts

Les cratères terrestres (II)

A la différence des cratères lunaires, les cratères terrestres ont une taille réduite, phénomène qui s'explique par la gravité six fois plus forte qui règne sur Terre et qui contrecarre quelque peu la dynamique de l'explosion. Les cratères les plus vastes sont celui de Vredefort en Afrique du Sud (300 km) et celui de Sudbury au Canada (250 km, mine de cuivre et de nickel).

Un cratère d’impact mesure théoriquement 24 fois la taille de la météorite qui lui donna naissance mais certains cratères peuvent atteindre une dimension supérieure à 30 fois le diamètre de la météorite.

Cratères d'impacts terrestres

Gosses Bluff, 22 km, SO Australie

Wolfe Creek, 875m, O.Australie

Meteor crater (Barringer), 1186 m, Arizona

Documents CCMI et LPI

Cette progression morphologique est identique dans tout le système solaire, bien que sur Terre les cratères soient moins bien conservés en raison de l'érosion et soient de ce fait parfois difficiles à identifier et à classer.

Sur Terre, il existe deux grandes structures d'impact :

- La structure simple, un cratère jusqu'à 4 km de diamètre, avec rebords composés de roches soulevées et retournées entourant une dépression en forme de bol partiellement remplie de brèches. Le rapport diamètre-profondeur est d'environ 5:1

- Les structures et bassins d'impact complexes de diamètre égal ou supérieur à 4 km et possédant un soulèvement central distinct sous forme d'un pic et/ou d'un anneau, une dépression annulaire et un rebord affaissé. L'intérieur de ces structures est partiellement rempli de brèches et de roches fondues par l'impact. Le rappor diamètre-profondeur est d'environ 10:1.

A consulter : Liste des impacts météoritiques terrestres

Structures complexes récentes

En mai 1931, on découvrit le site d'Henbury en Australie constitué de 13 cratères d'impacts de quelques dizaines de mètres de diamètre dispersés sur 1.25 km2. Les deux formations ci-dessous font respectivement 73 et 53 mètres de diamètre. L'impact s'est produit il y a environ 4100 ans et fut provoqué par une météorite ferreuse.

En 1991, deux traces étranges ont été découvertes par un pilote à Rio Cuarto en Argentine. Certains pensent qu'une météorite s'est fragmentée près du sol et a rebondit sur la surface. D'autres pensent qu'il s'agit plutôt d'un phénomène d'érosion par le vent.

Le cratère Saginaw

En 2010, des chercheurs de l'organisation Cintos ont utilisé des données altimétriques de l'USGS NED, des données bathymétriques des Grands lacs de la NOAA ainsi que l'application Google Earth pour essayer d'inférer la position de l'éventuel cratère d'impact à l'origine des éjectas découverts à la limite YD. Leur modèle montre clairement que l'emplacement de tous les éjectas prend une forme ovoïde.

Dans un premier temps, de manière approximative, ils ont déterminé que le centre du cratère se situait dans la région des Grands Lacs, à l'ouest du lac Michigan, dans le Wisconsin par 43.6259° N et 89.7043° O.

Mais après correction, ajustements des trajectoires, en tenant compte de variations liées à l'effet du chaos et des inondations tel le "torrent de Kankakee" qui se produisit il y a 14000 à 18000 ans dans la région de Chicago, le centre du cratère d'impact fut déplacé au coeur du Michigan, entre le lac Michigan et le lac Huron, comme on le voit ci-dessous. Le cratère fut baptisé Saginaw, du nom de la baie où il se trouve.

En réalité le cratère présenté par les chercheurs de Cintos est une simulation basée sur une formation martienne ayant subit des débordements de matière fluide en forme de papillon. En utilisant ce modèle et en l'appliquant sur la zone présumée de l'impact, on constate par le plus grand hasard que la forme des remparts se superpose exactement aux escarpements existants de nos jours dans le Michigan. Reste toutefois à découvrir les éventuels débordements en forme de papillon pour valider cette modèle.

Ce cratère gigantesque forme une ellipse alignée dans la direction NE-SO d'environ 235 x 155 km dont les remparts culminent à 370 mètres au-dessus du plancher du cratère. Est-il à l'origine des formations de Carolina Bays ? On ne peut pas encore le certifier.

Quoiqu'il en soit, sur base de ce modèle on peut définir un premier scénario et avoir une idée du volume de matière déplacée et ses conséquences.

A lire : Saginaw Impact Structure, Michael Davias/Cintos.org

Simulation réalisée avec Google Earth montrant que les éjectas (cercles rouges) relevés à la limite YD trouveraient leur origine dans la région des Grands Lacs, au coeur du Michigan. Les remparts du cratère simulé ont été superposés aux divers escarpements existants autour des Grands Lacs. Documents Cintos.

On estime qu'un objet aurait percuté le dôme glacaire des Laurentides à hauteur des Grands Lacs et l'aurait pénétré sur 1 ou 2 km d'épaisseur, ce qui aurait amorti l'énergie de l'impact.

En estimant l'épaisseur moyenne du dôme de glace à au moins 500 mètres, on estime que 2300 km3 de couches sédimentaires auraient été expulsés du cratère d'impact tandis que les 32000 km3 formant la surface du cratère auraient fourni 16000 km3 supplémentaires de glace pulvérisée au mélange visqueux.

A titre de comparaison, toute la glace présente en hiver dans les Alpes représente 3000 km3 tandis que le Goenland contient 3 millions de km3 de glace.

En traversant la glace et en percutant la couche sédimentaire, un objet incident de 30 km - soit deux fois grand que la comète de Halley dont le noyau  mesure 16 x 7.5 x 8 km - aurait fourni environ 14000 km3 de silice hydratée dans une proportion égale de sable et d'eau. La plus grande partie des 16000 km3 d'ejectas seraient retombés localement sur le dôme glaciaire des Laurentides avant le repli des glaciers quelques milliers d'années plus tard.

Si on estime le lit d'aval creusé par ce flôt de morraines à au moins 10% de la matière éjectée, 1600 km3 de débris auraient recouverts 300000 km2 de l'Amérique du Nord sur une épaisseur de 5 mètres ! Cela correspond à deux fois la superficie de l'état du Michigan ou à la superficie de l'Arizona.

Certains éjectas, les plus lourds, retombèrent à plus de 1300 km du point d'impact, au Nébraska (ouest) et en Géorgie (sud). Les conséquences durent être catastrophiques dans une bonne partie de l'Amérique du Nord.

Certains estiment que les conséquences de cet impact et de ces inondations provoquèrent la disparition de la culture Clovis qui était apparue au Nouveau-Mexique et s'éteignit il y a environ 12900 ans.

Etant donné qu'on retrouve des éjectas de même composition ailleurs dans le monde et notamment en Syrie, on pense qu'au moins trois fragments auraient frappés la Terre à la même époque.

Les faux impacts

Tous les cratères ne sont évidemment pas d'origine extraterrestre. Il existe de part le monde des dépressions plus ou moins circulaires qui ne sont pas associées à des impacts météoritiques ou cométaires pour ne citer que la formation de Richat datée de 100 millions d'années qui serait un dôme de calcaire et de quartzite effondré et érodé par le temps (cf. cette vidéo).

En effet, l'hypothèse de l'impact ne résiste pas à une analyse méticuleuse de minéralogie, de stratigraphie, d'écologie ou de morphologie comparée. La plupart des formations douteuses sont formées par des explosions souterraines de gaz, des phénomènes géologiques ou d'érosion et n'ont rien à voir avec des objets tombés du ciel. C'est notamment le cas des maars de Devil Mountain en Alaska, des formations de Katwe-Kikorongp en Uganda et de l'ancien volcan de Cerro Colorado au Mexique parmi d'autres.

Maars de Devil Mountain

Structure de Richat

Les lacs de Devil Mountain situés dans la réserve de Bering Land Bridge en Alaska. Il s'agit de maars, des structures formées par l'explosion de vapeur (du permafrost au contact du magma). C'est la plus vaste formation de ce type.

La structure de Richat en Mauritanie est un dôme de 50 km de diamètre d'origine géologique qui se forma il y a 100 millions d'années. Composé de calcaire et de quartzite, il s'est effondré. Ensuite, le calcaire s'est érodé, laissant des arcs concentriques.

Katwe-Kikorongo

Cerro Colorado

Au Nord du Lac Edward en Uganda se trouve un champ constitué de 78 cratères remplis de poussières et de cendres. Il s'agit d'explosions de gaz et de vapeurs qui se sont produites près de la surface et quasi simultanément.

Cerro Colorado est un ancien volcan de la région de Pinacate au Nord du Mexique. Il doit sa forme aplatie à des processus hydrovolcaniques. Son contrefort a été modelé par le vent qui soufflait du NE à l'époque de l'éruption.

Documents Trailmixed, NASA, Robert E.Kobres/UGA.

En revanche, d'autres formations plus ou plus circulaires ont longtemps étaient considérées comme des formations naturelles, sans relation avec des impacts, car selon les études effectuées à l'époque, elles n'étaient pas associées à des météorites ni aux effets associés à un tel évènement. C'est notamment le cas des formations de Carolina Bays aux Etats-Unis qui font encore l'objet de controverses.

Carolina Bays et la comète Clovis

Les dépressions de Carolina Bays forment un groupe d'environ 500000 lacs et marais s'étendant de la Floride au New Jersey, le long de la côte Atlantique. Les principales formations sont situées aux abords des baies de Caroline, grosso modo dans un rayon de 100 km autour du lac Waccamaw (34.3°N, 78.5°O) situé en Caroline du Nord.

Il s'agit de formations plus ou moins elliptiques délimitées par des remparts, mesurant généralement entre 100 et 500 mètres de diamètre et jusqu'à 11 km de diamètre dans le cas de Snow Island. Elles sont parfois alignées, imbriquées ou juxtaposées et présentent une profondeur moyenne variant entre 2 et 15 mètres. Au fil du temps elles se sont remplies de sédiments et se sont transformées en lac ou en zone humide, parfois totalement envahie par des forêts.

Ces formations sont bien visibles en deux endroits, le premier autour de Bladen Lakes State Forest, dans une bande d'environ 100 km de long sur 20 km de large entre Fayetteville et Wilmington en Caroline du Nord, le second entre Conway et Little River en Caroline du Sud, dans un rayon d'environ 10 km autour de Lewis Ocean Bay.

A gauche, localisation des principales formations de Carolina Bays aux Etats-Unis, autour des régions de Bladen Lakes State Forest (NC), de Lewis Ocean Bay et de Snow Island (SC). La carte en vue oblique couvre une superficie d'environ 200x160 km. A droite, gros-plan sur les formations situées au nord de Bladen Lakes State Forest (Little Singletary Lake). Documents Google/T.Lombry.

Il n'y a toujours pas de consensus concernant l'éventuelle origine extraterrestre de ces formations. Néanmoins, au fil des analyses qui se sont succédées, l'hypothèse des cratères d'impacts semble se vérifier.

Les théories de l'érosion

Pendant des décennies, des scientifiques américains ont étudié les différents sites, prélevé et analysé des échantillons en laboratoire. Vu la taille et l'étendue des dépressions, rapidement des scientifiques (Melton et Schrivern 1933, Prouty 1934, Eyton et Parkhurst 1970) ont évoqué l'explosion d'un corps (petit astéroïde ou comète) au-dessus des Grands Lacs mais aucune météorite n'a jamais été découverte dans ces dépressions ou aux alentours.

Les plus réfractaires à la théorie de l'impact ont donc conclu qu'il s'agissait d'une forme d'érosion éolienne locale (Raisz 1934, A.H.Ivester, 2007), de phénomènes karstiques liés à l'érosion par dissolution de l'eau (Johnson, 1942) ou encore d'une érosion liée aux tourbillons d'eau générés par la fonte des glaces (les fameuses "marmites géantes", Kaczorowski 1976), autant d'hypothèses sans rapport avec un éventuel impact ou une explosion atmosphérique.

De nombreux chercheurs se sont efforcés de prouver que la théorie de l'impact était fausse, si bien que les défenseurs de cette théorie ont du répondre à chaque attaque de manière précise (comme c'est souvent le cas en sciences et récemment encore après la cartographie des fluctuations du rayonnement fossile à 2.7 K par le satellite COBE et l'équipe de G.Smoot).

Ainsi, certains scientifiques ont prétendu que la probabilité d'un impact cométaire était trop faible ou que son impact aurait provoqué un cratère beaucoup plus vaste.

On prétendit également que les traces de dépôts découvertes à la limite du Dryas récent ou YDB (Younger Dryas Boundary) remontaient en réalité à la limite K/T (l'impact de Chicxulub remontant à 65 millions d'années). Or, les traces sombres d'éjectas à la limite K/T ont été produites par un évènement 100 fois plus puissant, et contrairement à celles de la limite YD, elle sont beaucoup plus épaisses et visibles à l'oeil nu.

Enfin, d'autres scientifiques ont prétendu que les dépressions ne présentaient aucune des signatures habituelles des impacts météoritiques (sphérules carbonées vitrifiées, grains magnétiques, anomalies des taux d'osmium et d'iridium, etc). Or il n'en est rien, bien au contraire.

La théorie de l'impact

Dans la mémoire collective, il y a d'abord un fait qu'on ne peut ignorer concernant le lac Waccamaw de 8 km de diamètre situé en Caroline du Nord.

Georges Howard qui s'occupe aujourd'hui de protéger les régions humides de Caroline du Nord et étudia longtemps les formations de Carolina Bays, souligne que les indiens Waccamaw racontent une légende selon laquelle leurs ancêtres auraient observé l'explosion d'un astre dans le ciel au sud-est de leur territoire, correspondant à l'emplacement actuel de ce lac profond de 3.3 mètres maximum. Cet évènement remonterait à plusieurs milliers d'années.

A lire : Were Carolina bays created by the Saginaw Impact Manifold?, Google Earth blog

Profil de la baie Howard située à 2 km au nord de la ville de Duart, dans le conté de Bladen en Caroline du Nord. Cette dépression mesure environ 2.5 km de diamètre et sa profondeur varie entre 2 et 5 mètres. Notez en mauve la grande proportion de marqueurs extraterrestres (sphérules de carbone, grains magnétiques, microsphérules, carbone vitrifié, iridium) dans le cratère, typique des couches ayant suivi l'impact survenu il y a 12900 ans à la limite YDB et qu'on retrouve ailleurs en Amérique du Nord. Document GeoData Mapping.

Pour étayer la théorie de l'impact, les scientifiques ont dû reprendre le problème à zéro et refaire des analyses plus précises car la plupart des études manquaient de précision ou écartaient l'hypothèse de l'impact (ou de l'explosion) extraterrestre sans apporter les preuves que cet évènement était exclu.

En 2007, une étude publiée par l'équipe de Richard Firestone du Lawrence Berkeley National Laboratory démontra qu'il y a 12900 ans, à la limite YDB, un objet de plus de 4 km explosa au-dessus du dôme glaciaire du massif des Laurentides, provoquant l'extinction de 33 espèces dont de nombreuses espèces de la mégafaune, des petits mamifères et des oiseaux et provoqua une cassure du glacier. Cette période correspond à la datation des échantillons prélevés dans les formations de Carolina Bays.

Parmi les indices, des échantillons d'arbres carbonisés prélevés dans les dépressions contiennent des sphérules vitrifiées compatibles avec une exposition à une onde de choc de 3200°C dans des conditions anoxiques (manque d'oxygène).

On a également découvert trois cratères dans les Grands Lacs situés à la frontière entre les Etats-Unis et le Canada. Ils sont alignés en chaîne comme on l'a déjà observé dans des formations sur Terre, sur la Lune (les catenae) ainsi que lors de l'impact de la comète Shoemaker-Levy sur Jupiter en 1994.

Parmi ces cratères, Charity Shoal situé dans le lac Ontario, mesure 1 km de diamètre. Selon une étude de la NOAA publiée en 2001, ce cratère s'est formé à l'époque YD, donc compatible avec un impact extraterrestre.

Quant aux Grands Lacs eux-mêmes, leur profondeur semble trop élevée (entre 244 et 405 m de profondeur) pour résulter de l'action érosive des glaciers ou des torrents et aucune activité tectonique ne s'est produite récemment dans cette région. Tous ces indices tendent à conclure que les formations de Carolina Bays seraient liées à un évènement extraterrestre.

L'étude de Richard Firestone fut confirmée en 2012 par les recherches de l'équipe de Richard Lane de la Direction des Sciences de la Terre de la NSF. Leur étude démontra qu'une grande explosion ou un impact s'est produit sur Terre il y a 12900 ans. En effet, un ou plusieurs objets venant de l'espace auraient marqué le début de la période glaciaire du Dryas récent. Cet évènement est prouvé par des matériaux découverts dans des couches sédimentaires en Pennsylvanie, en Caroline du Sud et même en Syrie qui n'ont pu être formés qu'à une température comprise entre 1700 et 2200°C.

Le chercheur Antonio Zamora étudia également cette formation. Grâce à ses simulations dans de la matière visqueuse, il confirme que dans le cas de cratères formés sur une croûte de glace d'eau, le phénomène de relaxation visqueuse est suffisant pour convertir des cavités coniques en baies peu profondes entourées de remparts (cf. cette photo d'un impact après relaxation visqueuse) exactement comme on l'oberve à Carolina Bays.

Ces différentes études apportent suffisamment d'indices pour conclure que les dépressions de Carolina Bays sont bien le résultat d'impacts secondaires de glace éjectés suite à un impact extraterrestre sur le glacier des Laurentides lors du Dryas, il y a environ 12900 ans, à la fin de la dernière période glaciaire (dont le maximum remonte à 18000 ans). Toutefois, la nature de l'objet n'a toujours pas été établie avec certitude.

Ceci dit, une majorité de scientifiques pensent que ces impacts proviennent des éjectas provoqués par l'impact de la comète Clovis.

Pour plus d'informations, consultez les analyses réalisées par Georges Howard (1997), celle de Richard Firestone et al. et sa version étendue (2007) ainsi que celle d'Antonio Zamora qui publia un livre sur le sujet en 2015 intitulé "Solving the Mystery of the Carolina Bays" ainsi qu'une nouvelle modélisation en 2017 intitulée "A model for the geomorphology of the Carolina Bays" qui renforce la théorie des impacts secondaires. Notons que Zamora a également fondé le groupe public "Scientific-Psychic" sur Facebook.

A présent que nous avons bien établi la différence entre les différents cratères, examinons quelles sont les conséquences d'un impact.

Prochain chapitre

Les conséquences d'un impact

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