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Histoires d'impacts

Un impact majeur comme celui du Crétacé-Tertiaire eut des répercussions sur toute la biosphère, probablement durant des dizaines d'années. Document Don Dixon.

Les conséquences d'un impact (III)

Le choc produit par l'impact d'une météorite d'envergure mérite qu'on s'y attarde car un tel évènement est révélateur de la puissance que renferme la matière au niveau atomique. Pour vous donner une idée des forces entrant en jeu, on estime qu'une météorite mesurant 1 km de diamètre percutant une roche terrestre tel le granit à 25 km/s provoque une force de pression de 900 GPa ou 9 millions de fois la pression atmosphérique !

L'énergie développée dépasse 8x1020 joules et équivaut à celle libérée par 200 GT de TNT, ce qui représente 16 millions de fois l'explosion d'Hiroshima ! Sous l'impact, plusieurs kilomètres cubes de terre et de roche seront éjectés dans l'atmosphère. Notez que pour produire une telle énergie, Einstein nous dit qu'un petit bloc de matière de 5 tonnes (une camionnette) animé d'une vitesse supérieure à 20 km/s et explosant dans la troposphère pourrait suffire si toute sa matière était convertie en énergie.

Les effets d'un impact sur la terre ferme

En percutant le sol, l'énergie cinétique de ce météorite de 1 km de diamètre est si puissante que sa transformation en chaleur et énergie mécanique produit des effets vraiment extaordinaires. Autour de l'épicentre, il ne reste rien si ce n'est une profonde excavation de quelques dizaines de kilomètres de diamètre. Ce cratère est entouré d'ejecta, de sédiments mêlés de roches fondues sous le choc. Alentour, la structure des roches est déformée sous le choc, phénomène connu sous le nom de "métamorphisme de choc". Nous y trouvons des structures coniques, des roches perforées, des plans de déformation et de fractures dans les minéraux (coesite et stishovite), des roches ayant subit une double fusion comme les tectites et des roches passées de l'état cristallin à celui de verre, y compris des diamants. De telles déformations sont par exemple visibles autour du cratère de Carswell et de Mistastin au Canada, autour du site de la Tunguska en Sibérie ainsi que dans les fractures entourant le site de Chicxulub dans la péninsule du Yucatan au Mexique.

Calculez vous-même l'effet d'un impact:

Earth Impact Effects Program

Pub : Le pickup Toyota-Tacoma

à l'épreuve des météorites...

 Fichiers .mov de 1.7 MB. Document constructeur.

Avant la découverte d'indices d'un impact majeur à la limite du Crétacé-Tertiaire (C/T) peu de chercheurs considéraient sérieusement qu'une modification de la biosphère pouvait être liée à un processus d'ordre astronomique, somme toute aléatoire et peu probable.

Depuis 1980 et la découverte d'indices révélateurs, la communauté des géologues a accepté favorablement l'idée qu'un impact météoritique d'envergure eut lieu sur Terre voici 65 millions d'années. Mais le consensus n'est pas total quant au lien éventuel entre un tel impact et ses répercussions sur la biosphère et plus précisément sur l'extinction massive des espèces qui s'en suivit. En effet, l'impact de Chicxulub forma un cratère de 20 km de diamètre avec des déformations concentriques visibles dans un rayon de 80 km. Bien qu'il libéra énormément d'énergie dont on retrouve des traces dans les roches à 500 km de distance, ce seul phénomène ne pourrait pas provoquer une extinction massive des espèces à l'échelle planétaire. On ignore actuellement quels sont les véritables acteurs de cette hécatombe mais outre l'impact d'une météorite d'une dizaine de kilomètres de diamètre, des phénomènes secondaires ont certainement contribué à la disparition des dinosaures comme par exemple un effet climatique, bien que toutes les espèces n'aient pas été touchées de la même manière. On en reparlera.

Le métamorphisme de choc

Cône de choc dans la structure de Carswell

Microphotographie de plans de déformation dans le quartz

Roches fondues sur 80 m d'épaisseur à Mistastin, au Canada.

Documents CCMI

Pour qu'il y ait un impact au sol, la taille critique d'un météoroïde dépend de la nature du corps, sa dimension et sa trajectoire. Une météorite dense constituée de fer, mesurant 20 m de diamètre libérera autant d'énergie qu'une comète poreuse de 200 m de diamètre et tous deux exploseront dans les basses couches de l'atmosphère et n'atteindront vraisemblablement pas le sol. Leur effet sera mineur car une bonne partie de leur énergie initiale sera souflée dans l'espace. Le plus bel exemple est l'explosion de la Tunguska qui se produisit en Sibérie en 1908.

Une météorite d'un diamètre inférieur à 500 m peut injecter jusqu'à 5 fois la quantité de soufre existant actuellement dans l'atmosphère. Mais cette quantité ne serait pas suffisante pour provoquer des modifications climatiques durables.

Document http://www.astro.univieac.at.

Le Meteor Crater (Barringer Crater) tombé en Arizona (USA) voici 50000 ans remis à l'échelle de New York. Sa taille peut correspondre à l'impact d'une météorite dense (3 gr/cm3) de 150 m de diamètre tombant à plus de 15 km/s sous un angle de 60°. Le cratère mesure 1.2 km de diamètre. En fait si on tient compte de l'énergie libérée sous l'impact, la surface sera rasée dans une région de plusieurs centaines de kilomètres à la ronde.

Une météorite de 800 à 1000 m de diamètre percutant le sol (souvent granitique sous la terre meuble) à 15 km/s provoquerait un impact (final) d'au moins 20 km de diamètre. Il libérera une énergie d'environ 1021 joules équivalent à plus de 100 GT de TNT, capable de mettre en fusion voire de vaporiser au moins 1 km3 de roche. Son effet serait 100 fois supérieur à celui de l'éruption d'un supervolcan comme le Toba ou celui de Yellowstone. Son indice d'explosivité volcanique (VEI qui varie entre 0 et 8) atteindrait la valeur maximale de l'indice VEI 8 !

Si la région est désertique, l'énergie libérée dans l'explosion sera capable de briser les roches ou modifier leur structure cristalline jusqu'à 50 km de distance. Si l'impact se produisait dans une grande mégapole d'Amérique, d'Europe, d'Afrique ou d'Asie, étant donné la densité de population (de 10 à 50 millions d'habitants dans les mégapoles qui s'étendent sur plus de 100 km), l'impact entraînerait la disparition instantanée d'une centaine de millions d'âmes ! En effet, en raison de la formation d'une boule de feu, la propagation d'une onde séismique et d'une onde de choc similaire à celle engendrée par une puissante bombe atomique (sans retombées radioactives), la mort et la désolation se répandraient sur plusieurs centaines de kilomètres autour du point d'impact.

La perte des principaux centres économiques, des acteurs socio-politiques, des noeuds névralgiques de transport, de communications et des sources d'énergie replacerait ces grandes puissances dans la même situation qu'une ou deux générations antérieures, l'insécurité et les problèmes sanitaires en plus. Heureusement, la communauté internationale sera solidaire pour participer à la reconstruction du ou des pays victimes du cataclysme. Cela ne se fera pas en un jour évidemment, mais probablement en l'espace d'une décennie.

Comme si ce désastre n'était pas encore suffisant, un tel impact est susceptible de provoquer un bouleversement global du climat. Le soufre créé durant l'explosion provoquerait un refroidissement de la stratosphère de plusieurs degrés, entraînant des modifications secondaires de la chimie de l'atmosphère suite au réchauffement de l'azote atmosphérique par l'onde de choc et la libération de fluorures du corps vaporisé. Parmi ces effets, citons la destruction partielle de la couche d'ozone sur plusieurs milliers de kilomètres carrés, la réduction de la luminosité, une chute d'au moins 5°C de la température moyenne globale pendant plusieurs années voire des décennies, des pluies acides, etc. Les conséquences seraient aussi catastrophiques qu'un hiver nucléaire, les retombées radioactives en moins, bien que les rayons ultraviolets peuvent en l'espace de quelques générations créer des espèces mutantes dont l'évolution peut-être vouée à l'échec suite à l'apparition de malformations (aveuglément, cancer de la peau, etc).

En résumé, la fréquence d'un tel impact est faible, mais non nulle, autrement dit elle risque de se produire environ une fois tous les cents millions d'années avec un seuil critique de l'ordre de quelques centaines de milliers d'années... Quant au prochain impact de type Tunguska, il peut survenir demain ou dans quelques siècles.

Du paradis à l'enfer

Un scénario qui n'a rien d'utopique mais dont le risque qu'il se concrétise reste faible. Un astéroïde de plus de 100 m de diamètre a pénétré dans l'atmosphère terrestre est s'est brisé sous les contraintes gravitationnelles. L'un des fragments vient de toucher la mer libérant dans son explosion une énergie de plusieurs centaines de MT de TNT. Cet évènement créera un tsunami de 50 m de hauteur provoquant une catastrophe régionale.

L'impact en mer : le tsunami

Peu de gens savent que les conséquences les plus graves sont en fait provoquées par les météorites (ou un tremblement de terre ou l'effondrement d'une montagne) tombant dans l'océan ou sur les côtes. Rappelez-vous l'effet dévastateur du tsunami qui suivit le séisme de magnitude 9 sur l'échelle ouverte de Richter (une énergie équivalente à 30000 fois la bombe d'Hiroshima !) qui se produisit le 26 décembre 2004 en Indonésie.

Si le tremblement de terre fit localement d'importants dégâts et plus de 27000 victimes dans le nord de Sumatra et en Thaïlande, le tsunami fit plus de 253000 victimes. Sous la rupture et le déplacement de la croûte terrestre le long de la plaque birmane, des centaines de kilomètres cubes d'eau se sont déplacés soudainement en amont et en aval de la fosse de Sumatra, entraînant la formation d'une vague de 2 à 10 mètres de hauteur qui se dirigea à près 800 km/h vers les côtes.

Le tsunami traversa l'océan Indien, percutant de plein fouet Sri Lanka et les côtes Indiennes 2 heures plus tard, les îles Maldives 3h30 plus tard, les îles Seychelles et Nicobar et fit encore des vagues sur les côtes Ethiopiennes et Somaliennes environ 7 heures plus tard à 4500 km de l'épicentre ! Dans l'autre direction, le tsunami toucha les îles Andaman 30 minutes plus tard et la Thaïlande au bout de 1h30.

Avant ce funeste évènement de la Noël 2004, la plupart d'entre nous pensaient que tels tsunamis n'existaient pas ou du moins qu'ils n'auraient pas d'effets aussi dévastateurs. Nous savons malheureusement aujourd'hui que cette catastrophe fait partie de la réalité. Nos ancêtres vivant dans la zone Pacifique en ont également fait l'expérience il y a plusieurs siècles (600 avant notre ère, 400 après notre ère, 1400, 1700, etc.) mais nous en avons perdu le souvenir. Heureusement, des traces géologiques, des forêts fantômes situées dans l'Etat de Washington notamment, les annales japonaises remontant à l'an 1700 et certaines légendes indiennes nous rappellent que les tsunamis sont une réalité. Nous devons donc nous y préparer en réduisant autant que possible son impact, en nous disant bien que nous ne pourrons jamais l'éviter, juste nous écarter de son chemin. On reviendra en détails sur les effets d'un tsunami.

L'impact en mer d'un astéroïde

Simulation du mégatsunami provoqué par l'impact d'un petit astéroïde ou l'écroulement d'une montagne dans l'océan. Document Snopes.

Imaginez maintenant les conséquences de l'impact d'un astéroïde de 200 mètres de diamètre tombant en plein milieu de l'océan à une vitesse d'environ 100000 km/h. L'effet du tsunami serait décuplé !

Un astéroïde de 200 m de diamètre percutant la Terre, qu'il soit constitué de fer ou poreux, provoquerait d'abord un tremblement de terre plus violent qu'aucun séismographe n'a jamais enregistré. En tombant dans l'océan, il provoquerait plusieurs raz-de-marées successifs avec des vagues de plus de 60 m de hauteur dans les régions côtières peu profondes et des vagues secondaires de plus de 10 m d'amplitude. Comme nous l'avons expliqué, de telles vagues présentent de très grandes longueurs d'ondes (plusieurs centaines de kilomètres), les tsunamis secondaires peuvent donc se répéter et peuvent se propager sur près de 10000 km à plus de 800 km/h !

Si un tel astéroïde tombait au milieu du Pacifique, des villes comme Tokyo et Sydney seraient détruites, Los Angeles et Seattle seraient partiellement noyées tandis que la vague se propagerait jusqu'à 50 km à l'intérieur des terres, jusqu'aux contreforts des premières montagnes. Il va de soi que s'il tombait dans l'océan Atlantique, les deux côtés de l'océan seraient gravement touchés par le tsunami qui détruirait plusieurs dizaines de milliers de kilomètres de régions côtières, réduisant pratiquement à néant l'économie des principaux pays. S'il tombait dans l'océan Indien ou la Méditerranée, le tsunami ferait vraisemblablement des millions de victimes dans toutes les régions proches du niveau de la mer.

Pour être complet, précisons qu'un phénomène similaire peut également se produire si le flan d'une montagne venait à s'effondrer dans la mer, comme ce sera un jour le cas de la caldera de la Taburiente, le versant sud-ouest de la montagne de La Palma dans les îles Canaries. 

En effet, de l'eau de mer s'est infiltrée dans la montagne jusqu'aux deux tiers de sa hauteur et la moindre activité volcanique provoque une augmentation de la pression de l'eau. S'il y a une activité magmatique importante voire un séisme, sous la pression de l'eau enfermée dans ses flans, la caldera s'écroulera en créant un immense tsunami. Si la montagne s'effondre en un seul bloc, les Américains auront 8 heures pour évacuer les côtes, car on prévoit la formation d'un tsunami de... 600 mètres de hauteur qui devrait s'abattre sur New York à 750 km/h ! Il ne fait aucun doute que cette catastrophe se produira car il y en eut d'autres dans le passé (les îles Bahamas en forme de chevrons face à l'océan en seraient les traces les plus récentes). On ignore seulement quand cela se produira. On estime que le tsunami recouvrira la mégapole de New York ainsi que de nombreuses villes côtières sous 50 à 100 mètres d'eau !

Le tsunami, le vrai danger

Evolution d'un tsunami depuis l'impact d'un astéroïde de 200 m de diamètre en plein océan. Une onde de choc se forme et se propage à 800 km/h entraînant une vague qui peut dépasser 60 mètres de hauteur. Elle peut demeurer sous la surface si la profondeur d'eau est suffisante. Noter ci-dessous au centre la taille de l'onde comparée au bateau. Elle ne se déforme pas car sa longueur d'onde atteint plusieurs dizaines de kilomètres.

C'est en arrivant sur le plateau continental que l'onde est amplifiée, remonte en surface et acquiert son pouvoir destructeur. Ci-dessous l'arrivée du tsunami sur New-York. Celui-ci à la taille de ce qui pourrait se produire si la caldera de la montagne de La Palma dans les îles Canaries venait à s'effondrer en un seul bloc dans l'océan. Documents T.Lombry, PMEL-NOAA, S-D-G et Dreamworks.

Quant à l'impact dans l'océan d'un astéroïde comme 1950DA, un NEO découvert en 1950 mesurant environ 1.2 km de diamètre dont la collision est prévue pour 2880 (à confirmer), le tsunami atteindrait 4 km de hauteur ! Dans ces conditions, vous pouvez vous attendre à une catastrophe mondiale tant les conséquences humanitaires et économiques seront importantes et toucheront toutes les nations à un degré ou un autre. Beaucoup de zones côtières sur plus de 100 km à l'intérieur des terres et peut-être même les populations de pays entiers seront rayées de la carte, des dizaines de millions de sans-abris et d'enfants orphelins devront être relogés et pris en charge. Les rares survivants au cataclysme devront survivre plusieurs années avec des moyens de fortune et une économie vagabonde. Ces régions florissantes et touristiques situées en bordure de mer et dans l'arrière-pays se transformeront du jour au lendemain dans des terres rases ou des taudis les plus chaotiques et insalubres jonchés à perte de vue de détritus et de charpies. La vie reprendra bien sûr, mais au prix du sacrifice de plusieurs générations.

Images radars de l'astéroïde NEO 1950DA réalisée grâce au radar de l'observatoire d'Arecibo le 4 mars 2001. Les images s'étalent sur 48 minutes et présentent une résolution de 15 mètres. L'astre se trouvait à 0.052 UA ou 7.8 millions de km de la Terre, 22 fois plus loin que la Lune. Document NRAO.

Pour éviter que de telles catastrophes nous arrivent, il est important que nous soyons avertis suffisamment tôt de l'arrivée d'un météoroïde afin d'une part que les populations puissent, dans la mesure du possible, évacuer les zones à risque et d'autre part pour que les autorités conviennent d'une méthode pour le détruire ou le détourner de sa trajectoire de collision.

Scientifiquement parlant, l'une des questions les plus importantes et qui reste encore aujourd'hui sans réponse, concerne la nature de ces astres : pourquoi la plupart des météoroïdes se brisent-ils sous une pression dynamique inférieure à leur force de cohésion interne ? Cette question revête une importance vitale car cela permettrait aux chercheurs de savoir sous quelles conditions une météorite atteint le sol et d'estimer de façon plus réaliste le risque d'impact que nous encourons.

Prochain chapitre

Fréquence des impacts météoritiques

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