Évolution des corps-parents des chondrites ordinaires : du sol à l'espace

Abstract

The main asteroid belt hosts a large variety of rocky and icy bodies that range from metersto thousand of kilometers in size. The belt has been shaped by its dynamical evolution sinceits formation, in particular due to collisional processes. The numerous craters on asteroid surfacesbear witness to the violence of these impacts. The material excavated can either fall backon the surface as an ejecta blanket, or escape the asteroid gravity field. The free fragmentsundergo various non-gravitational forces and dynamical instabilities, which send them throughthe interplanetary medium to sometimes reach the Earth’s surface as meteorites. The mostabundant are the ordinary chondrites that originate from the rocky S-type asteroids.This thesis aims to bring new constraints on the evolution of the ordinary chondrite parentbodies by studying both meteorite flux and impact craters. The results encompass the differentsteps of meteorite lives, from their parent-bodies to Earth’s surface including the atmosphericentry. Specifically, the dating of ordinary chondrites recovered in the Atacama Desert showthat this ancient surface has continuously recorded the meteorite flux for several million years.Such timescales, in addition to the very high meteorite density of this region, imply that theAtacama Desert is a preferential area to constrain the collisional evolution of the ordinary chondriteparent-bodies. On another note, the analysis of high-resolution spectra acquired duringmeteorite ablation experiments changes the expectations for meteor spectroscopy’s capacity todetermine the composition of the current flux by using camera networks. Meteor spectroscopydoes not seem capable of distinguishing meteorite sub-groups but only major classes (chondrites,achondrites, irons). Finally, regarding large asteroids, the system of adaptative optics inthe visible range mounted on the VLT/SPHERE instrument allow the identification of impactcraters at their surfaces. Both crater diameter and cratering rates estimates are used to explainasteroid surface properties and as observational constraints on the origins of a few families.La ceinture principale d’astéroïdes abrite une grande variété d’objets, des corps rocheux auxcorps glacés, dont la taille varie du mètre au millier de kilomètres. Depuis sa formation, cetteceinture a été façonnée par son évolution dynamique, notamment à travers les processus decollisions. Les surfaces d’astéroïdes, recouvertes de cratères, témoignent de la violence de ces impacts.Le matériel excavé au moment du choc peut retomber en un lit d’éjectas ou bien échapperà l’attraction gravitationnelle de l’astéroïde. Sous l’effet de forces non gravitationnelles coupléesà des instabilités dynamiques, les fragments libérés voyagent ensuite dans l’espace interplanétaire,pour parfois atteindre la Terre sous la forme de météorites. Les plus abondantes d’entreelles sont les chondrites ordinaires, originaires des astéroïdes de type S à la composition rocheuse.L’objectif de cette thèse est d’apporter de nouvelles contraintes sur l’évolution des corpsparentsdes chondrites ordinaires en conjuguant l’étude du flux de météorites et celle descratères d’impact. Les résultats présentés s’articulent autour des différents stades de la viedes météorites, de leurs corps-parents jusqu’à leur chute sur Terre en passant par l’entréeatmosphérique. En particulier, la datation de chondrites ordinaires retrouvées dans le désertd’Atacama au Chili montre que cette ancienne surface a enregistré continûment le flux météoritiquesur plusieurs millions d’années. Cette échelle de temps, ainsi que la grande densité demétéorites de la région, font de ce désert une surface privilégiée pour contraindre de l’histoirecollisionnelle des corps parents des chondrites ordinaires. Par ailleurs, l’étude de spectres hauterésolutionde météorites fondues en laboratoire réévalue les apports de la spectroscopie pourla caractérisation de la composition du flux actuel par les réseaux d’observations de météores.La spectroscopie de météores ne s’avère pas en mesure de distinguer différents sous-groupesde météorites, mais seulement les grandes classes (chondrites, achondrites, métalliques). Enfin,concernant les gros astéroïdes, le système d’optique adaptative dans le visible monté surl’instrument SPHERE du Very Large Telescope (VLT) rend désormais possible l’identificationdes cratères d’impact à leur surface. La détermination des diamètres de cratères et du tauxde cratérisation sont utilisées pour expliquer les propriétés de surface d’astéroïdes et commecontrainte observationnelle sur l’origine de quelques familles