La variation du flux de particules extraterrestres tombant sur Terre depuis 40 millions d’années a été estimée à partir de la composition en gaz rares de sédiments marins.

L’apport de matériel extraterrestre sur Terre est bien connu par la chute de météorites comme celle qui serait à l’origine de l’extinction des dinosaures il y a 65 Ma. Cependant, la majorité du matériel extraterrestre atteignant la Terre (~40 000 tonnes/an) provient de poussières de taille sub-millimétriques, appelées poussières cosmiques et résultant généralement de collisions astéroïdales ou formant les queues de comète. Les variations de quantité de ces particules tombant sur Terre pourraient avoir une influence sur les variations climatiques terrestres. Il est donc important de quantifier les fluctuations des flux de poussières cosmiques au cours du temps.

Après leur chute sur Terre, les poussières cosmiques s’accumulent au fond des océans, pour être ensuite incorporées dans les sédiments. Par conséquent, les scientifiques ont accès à des millions d’années d’enregistrement de chute de poussières cosmiques, grâce aux carottes de sédiments prélevées au fond des océans. Les poussières cosmiques ont des abondances en ³He et en ²⁰Ne distinctes de celles des matériels terrestres. Les mesures des abondances de ³He et de ²⁰Ne dans des sédiments marins d’âges variés peuvent donc être utilisées pour tracer les variations des flux des poussières cosmiques tombant sur Terre.

Cependant, l’He est un élément qui peut être partiellement perdu par diffusion lorsque la poussière est chauffée durant son entrée dans l’atmosphère ou lors de son séjour sur le fond océanique durant des millions d’années. Il faut donc coupler sa mesure à un autre élément permettant la correction de cette perte. Le Ne diffuse moins vite et est donc moins enclin à être perdu par les particules lors de leur chauffage, mais sa faible abondance dans les poussières cosmiques rend sa mesure en laboratoire extrêmement difficile. Chavrit, Moreira et Moynier de l’Institut de Physique du Globe de Paris ont couplé la mesure des abondances en He et Ne afin d’estimer et corriger les pertes d’He. Après un développement analytique permettant de réaliser ces mesures couplées d’He et de Ne sur de tels échantillons, Chavrit et collaborateurs ont mesuré la composition de sédiments marins pour suivre l’évolution du flux de poussières cosmiques d’aujourd’hui jusqu’à 40 millions d’années.

Les chercheurs ont montré que la composition élémentaire et isotopique en He et Ne des poussières cosmiques correspond à celle du vent solaire implanté sur la surface des particules. Cette signature chimique acquise dans l’espace témoigne de la rétention de l’He dans les poussières cosmiques tombées sur Terre. Par conséquent, ces résultats permettent de montrer que le flux de poussières cosmiques est resté relativement constant au travers des temps géologiques avec deux périodes d’augmentation subites du flux de poussières cosmiques à la fin de l’Eocène (35 Ma) et du Miocène tardif (8.2 Ma).

Références :
Chavrit D., Moreira M.A. and Moynier F. (2016) Estimation of the extraterrestrial 3He and 20Ne fluxes on Earth from He and Ne systematics in marine sediments. Earth Planet. Sci. Lett. 436, 10-18.

Contact :
Déborah CHAVRIT
Institut de Physique du Globe de Paris
Email : chavrit@ipgp.fr
Tél : 01.83.95.74.41