ALH84001 (Crédit photo : NASA)

ALH84001

chute observée trouvaille

Date :
Lieu :
Poids :
Age :
Type :

27 décembre 1984
Allan Hills (Antarctique)
1931 g
4,1 milliards d'années
Orthopyroxénite
(enrichie, ultra-mafique, phanéritique)

ALH84001 a été extraite le 27 décembre 1984 du champ de glace d'Allan Hills en Antarctique par une jeune géologue, Roberta Score, probablement avec un certain empressement (aucune photographie de la météorite au sol ne fut effectivement prise). Comme il s'agissait de la roche la plus intrigante collectée lors de la campagne de 1984, elle fut examinée immédiatement après son rapatriement au centre Johnson de la NASA (d'où son nom ALH84001 : ALH fait référence au site d'Allan Hills, 84 indique l'année de la découverte et 001 rappelle la position de la météorite dans la liste des roches examinées).

Vert grisâtre et présentant des traces évidentes d'un choc violent, la roche est couverte à 90 % par une croûte de fusion étonnement fraîche. L'intérieur est gris verdâtre, et exhibe une texture à gros grains. ALH84001 fut d'abord classifiée comme une diogénite en 1985 (une classe de météorites provenant de la ceinture d'astéroïde), avant que sa nature martienne ne soit établie en 1993.

D'un point de vue pétrographique, ALH84001 est une orthopyroxénite à gros grains (elle ne rentre ainsi dans aucune des précédentes classes connues de météorites martiennes). Comme la terminologie le suggère, ALH84001 est principalement composée d'une seule espèce minérale (un orthopyroxène), qui rentre dans sa composition à hauteur de 97 %. Les cristaux d'orthopyroxènes (qui peuvent atteindre 5 mm de longueur) coexistent avec quantités d'autres minéraux mineurs : oxydes (chromite interstitielle ou en inclusions dans les cristaux d'orthopyroxènes, magnétite dans les carbonates), des sulfures (pyrite, pyrrhotite et greigite dans les carbonates), des phosphates (apatite, chloroapatite, whitlockite, merrillite), des plagioclases (choqués en maskelynite), des clinopyroxènes (augite), de l'olivine (en inclusions dans les cristaux d'orthopyroxènes) et de la silice. L'élément le plus marquant de la roche est indubitablement des dépôts de carbonates, que nous allons étudier plus en détails.

Les nombreuses cavités et fissures qui parsèment la météorite sont effectivement tapissées par endroit de globules de carbonates orangés. D'une taille variant entre 100 à 250 microns, ces petites orangettes, qui représentent seulement 0,5 % de la roche, sont délicatement stratifiées. Le centre, constitué de carbonate de calcium, est ceinturé par une série de trois anneaux respectivement noir, blanc puis à nouveau noir. Les anneaux internes et externes sont composés de carbonates de fer, tandis que l'anneau central blanc est constitué de carbonate de magnésium pratiquement pur. L'anneau externe contient des grains très fins de magnétite et de sulfures. Les analyses chimiques ont également montré qu'il existe une stratification Manganèse/Fer au sein des globules. La zonation complexe (tant du point de vue chimique que minéralogique) des carbonates laisse penser que ces derniers se sont formés par dépôts concentriques successifs de composés dissous dans un fluide hydrothermal. Si les carbonates se présentent fréquemment en globules, on peut aussi les trouver sous d'autres formes (galettes, veines, etc). L'analogue terrestre le plus frappant des carbonates d'ALH84001 a été trouvé autour du volcan Sverrefjell dans la région de Svalbard en Norvège.

L'âge des carbonates d'ALH84001 s'est révélé très délicat à déterminer et constitue toujours un sujet de recherche : on pense que les nodules de carbonates se sont déposés entre 1,3 et 4,0 milliards d'années. Les études les plus récentes penchent pour 4,0 milliards d'années, soit une date similaire à celle du premier impact (voir ci-dessous). La précision des mesures n'est cependant pas suffisante pour savoir si les deux évènements sont liés ou non.

La température de formation des carbonates (dont dépend beaucoup de choses) est également très controversée (le débat est encore plus vigoureux que celui concernant la nature réelle des nanofossiles !). Certains chercheurs estiment que les orangettes sont apparues au dépend d'un fluide très riche en CO2, à des températures assez élevées (700° C), peut-être au moment du premier impact. Ces mesures sont cependant contestées. Pour qu'elles soient valables, il faut que les carbonates soient en équilibre chimique avec les autres minéraux, ce qui n'est ici pas le cas. En utilisant les isotopes de l'oxygène (qui peuvent être employés comme un thermomètre chimique) ou en mesurant la magnétisation résiduelle (qui s'efface si la température dépasse une certaine valeur, 580° C pour la magnétite, 325°C pour le sulfure de fer), d'autres géologues sont arrivés à la conclusion que les carbonates ont précipité dans des conditions très clémentes (entre 0°C et 80°C). Bizarrement, aucun composé argileux n'a été détecté au voisinage des carbonates, alors que ces silicates hydratés devraient être abondants si les carbonates proviennent effectivement d'une altération hydrothermale.

En août 1996, une équipe de chercheurs de la NASA annonce en fanfare la découverte d'une ancienne activité biologique au sein d'ALH84001. La nouvelle déclenche immédiatement un formidable tapage médiatique. L'élément le plus sensationnel est probablement la mise en évidence de structures incrustées dans les carbonates et ressemblant à s'y méprendre à des bactéries, exception faite de leur taille, bien inférieure à celle des cellules microbiennes terrestres. Au niveau des orangettes, l'équipe de la NASA a également mis en évidence des cristaux de magnétite et de sulfures biogéniques, ainsi que des molécules organiques particulières, les PAH (hydrocarbures aromatiques polycycliques), qui sont souvent des produits de décomposition de cellules vivantes. Enfin, selon les chercheurs, la structure même des carbonates (stratification) milite en faveur d'une précipitation biologique.

La NASA insiste sur le fait que pris séparément, chaque indice n'est pas une preuve incontestable d'une ancienne activité biologique, mais que considérés ensemble, et compte tenu de leur étroite association spatiale, ils rendent cependant tout à fait plausible l'hypothèse biologique. Depuis cette étude historique, le débat fait rage au sein de la communauté scientifique, qui s'est scindée pour l'occasion en deux camps : certains chercheurs s'évertuent à réfuter l'hypothèse biologique, tandis que d'autres tentent de la défendre du mieux possible. Même si le débat est loin d'être clos, il faut reconnaître que les tenants de l'hypothèse biologique perdent lentement mais inexorablement un peu plus de terrain chaque année ...

Pour chaque caractéristique listée par l'équipe de la NASA, une explication chimique plausible a été trouvée. Les soi-disant nanofossiles pourraient simplement être des formations minérales, ou pire, des artefacts liés au procédé de préparations des échantillons pour l'examen au microscope électronique. Comme nous l'avons vu, les carbonates peuvent avoir été déposés à 700° C, une température évidemment incompatible avec la présence de formes de vie. Il a également été prouvé que la majeure partie des PAH (80 %) extirpés de la roche proviennent d'une contamination terrestre. Il en va de même pour les acides aminés (glycine, serine et alanine) découverts ultérieurement. Le doute subsiste cependant pour les 20 % de PAH restants ...

L'indice qui jeta le plus longtemps le doute dans le camp des sceptiques fut sans conteste les cristaux microscopiques de magnétite. Ces derniers sont effectivement d'une rare pureté, et les seuls cristaux similaires en taille, forme et composition que l'on connaisse sur Terre sont fabriqués naturellement par des bactéries. Cependant, en étudiant la météorite au niveau atomique, une équipe de chercheurs a récemment découvert que les atomes d'oxygène de la magnétite étaient alignés sur le même plan que ceux des carbonates. Ce qui tend à prouver que la magnétite est apparue directement là où on l'observe encore aujourd'hui, dans les carbonates, et non pas dans la cellule humide d'une bestiole martienne. Pour ces chercheurs, la magnétite se serait donc formée lors de la décomposition thermique de sidérite (carbonate de fer) au moment de l'impact qui a éjecté la météorite de la surface martienne. Affaire classée ? Non, car la riposte ne s'est pas fait attendre longtemps. Une équipe concurrente a patiemment recensé les principales propriétés de tous les cristaux de magnétite emprisonnés dans la météorite. Selon eux, 25 % des cristaux seraient indubitablement d'origine biologique ...

Un champ magnétique très faible émane de la roche, ce qui prouve que Mars devait vraisemblablement posséder un champ magnétique puissant il y a plusieurs milliards d'années, au moment ou ALH84001 s'est formée. Le minéral porteur de cette magnétisation fossile n'a pas encore été identifié avec certitude (il s'agit probablement du sulfure de fer).

En mesurant la signature spectrale de la météorite dans plusieurs longueurs d'onde (visible, proche infrarouge, infrarouge moyen), les scientifiques ont tenté de rechercher le berceau d'ALH84001, c'est à dire son cratère d'impact. Deux candidats prometteurs (parmi 42 283 cratères) ont ainsi été identifiés : un beau cratère oval (23 x 14,5 km de diamètre) à proximité d'Evros Vallis, dans le secteur de Sinus Sabaeus, ainsi qu'un cratère plus modeste (11 x 9 km de diamètre) dans la région d'Hesperia Planum.

L'histoire d'ALH84001 est très complexe, ce qui n'a rien d'étonnant pour une roche très vieille formée sur une planète active. Il y a environ 4,1 milliards d'années, une poche de magma a commencé à refroidir dans les profondeurs de la croûte martienne (vu son age, ALH84001 est donc de loin la plus vieille météorite martienne connue). Les premiers cristaux formés, les pyroxènes, s'accumulent au fond de la chambre magmatique et se cimentent pour donner naissance à une orthopyroxénite. Vers 4,2 milliards d'années, un astéroïde s'écrase au-dessus de la chambre magmatique. L'impact affecte violemment la croûte martienne, ainsi que la future météorite : le choc ouvre des cavités et des fissures dans la roche, tout en la rapprochant de la surface martienne. En profitant des fissures, un fluide percole dans la roche, en déposant ici et là des minéraux derrière lui. Il y a 16 millions d'années, un deuxième impact météoritique éjecte finalement ALH84001 dans l'espace. Après avoir vagabondé dans les immensités de l'espace interplanétaire, ALH84001 finit par rentrer en collision avec la Terre. Lors de la traversée de l'atmosphère terrestre, la roche perd par ablation une couche rocheuse de 5 centimètres d'épaisseur. Le reste s'enfonça dans les glaces de l'Antarctique et patienta 13 000 ans, avant d'être finalement ramassé par une main gantée ...

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