Des scientifiques trouvent des microcristaux de carbone exotiques dans la poussière météoritique de Tcheliabinsk

Lorsqu’un corps spatial entre dans l’atmosphère terrestre, sa surface est exposée à une pression et à des températures élevées. Le flux d’air arrache de petites gouttelettes au météoroïde, formant un nuage de poussière. De nouveaux matériaux peuvent-ils être synthétisés dans ces conditions uniques ? Les chercheurs ont trouvé les cristaux de carbone uniques dans la poussière météoritique du superbolide de Tcheliabinsk, qui a explosé en 2013 au-dessus des champs enneigés de l’Oural du Sud.

Images optiques (a) et SEM (b-d) des cristaux de carbone dans la poussière météoritique de Tcheliabinsk. Crédit image : Taskaev et al., doi : 10.1140/epjp/s13360-022-02768-7.

Images optiques (a) et SEM (b-d) des cristaux de carbone dans la poussière météoritique de Chelyabinsk. Crédit image : Taskaev et al., doi : 10.1140/epjp/s13360-022-02768-7.

Le superbolide qui est tombé le 15 février 2013 dans la région de Tcheliabinsk, dans le sud de l’Oural, a été un phénomène unique par son ampleur et a suscité un immense intérêt public et scientifique.

Il a été le plus gros météoroïde du 21e siècle à ce jour et le plus gros bolide après l’événement de Tunguska.

D’une part, la chute de ce corps spatial, qui avait un diamètre initial d’environ 18 m, a montré le manque absolu de défense de la Terre contre le risque météoritique et, d’autre part, il a apporté à notre planète des matériaux uniques synthétisés dans des conditions qui ne peuvent être reproduites dans les laboratoires avancés.

La chute de la météorite de Tcheliabinsk a été accompagnée d’une destruction importante qui a entraîné la chute à la surface de la Terre d’un grand nombre de fragments. Sa désintégration s’est également accompagnée de la formation d’un panache de gaz et de poussières, puis du dépôt de ces dernières.

Le panache de poussière de Tcheliabinsk, qui s’est formé à des altitudes de 80 à 27 km, a été détecté par plusieurs satellites. Il s’est déplacé vers l’est au cours de son évolution et a fait le tour du globe en quatre jours.

Les conditions dans lesquelles la poussière météoritique est tombée peuvent être considérées comme uniques : il y avait eu une chute de neige 8 jours avant la météorite qui a créé une limite distincte permettant de déterminer le début de la couche. Environ 13 jours après la chute de la météorite, il y a également eu une chute de neige qui a conservé la poussière météoritique qui était tombée à ce moment-là.

Dans une nouvelle recherche, Oliver Gutfleisch, chercheur à TU Darmstadt, et ses collègues ont trouvé des microcristaux de carbone de taille micrométrique dans la poussière de Tcheliabinsk.

Ils ont examiné les cristaux à l’aide d’un microscope électronique à balayage (MEB) et ont constaté qu’ils prenaient une variété de formes inhabituelles : coquilles fermées, quasi-sphériques et tiges hexagonales.

“Nous nous sommes concentrés sur les particularités morphologiques uniques des cristaux de carbone provenant de la composante poussière du météoroïde”, ont-ils expliqué.

“Le premier cristal de carbone a été découvert lors d’une étude de la poussière à l’aide d’un microscope optique, car ses facettes se trouvaient par hasard dans le plan focal.”

“Des études ultérieures utilisant le microscope électronique optique ont montré qu’il y avait beaucoup d’objets similaires dans la poussière météoritique. Cependant, les trouver à l’aide d’un microscope électronique était plutôt difficile en raison de leur petite taille (environ 10 µm) et de leur faible contraste de phase.”

Une analyse plus poussée utilisant la spectroscopie Raman et la cristallographie aux rayons X a montré que les cristaux de carbone étaient, en fait, des formes exotiques de graphite.

Très probablement, ces structures auront été formées par l’ajout répété de couches de graphène à des noyaux de carbone fermés.

Les chercheurs ont exploré ce processus par des simulations de dynamique moléculaire de la croissance d’un certain nombre de ces structures.

“Nous avons constaté que parmi plusieurs nanoclusters de carbone embryonnaires possibles – buckminsterfullerène (C60) et le polyhexacyclooctadécane (-C18H12-) – peuvent être les principaux suspects, responsables de la formation des microcristaux de graphite en forme de tige hexagonale et quasi-sphérique à coquille fermée observés expérimentalement”, ont-ils déclaré.

Un article sur ces découvertes a été publié dans le journal EPJ Plus.

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