Cet article est la suite d’un premier article publiée par l’Astronomie Afrique sur au sujet de la dépression circulaire de Vélingara, ou bassin de l’Anambé, potentielle structure d’impact météoritique au Sénégal.
L’équipe de recherche internationale (France, Sénégal, Côte d’Ivoire) poursuit ses recherches sur la dépression circulaire de l’Anambé afin d’élucider son origine, dans le cadre de l’Initiative Africaine pour les Sciences des Planètes et de l’Espace (https://africapss.org). Cette structure est considérée depuis une vingtaine d’année comme une possible structure d’impact météoritique érodée et enfouie sous des sédiments. Identifiée dans les données d’imagerie satellite, elle a fait l’objet de très rares visites de terrain. Les récents travaux de recherche ont pour objectif d’obtenir les données et financements nécessaires à la réalisation d’une campagne de forage, indispensable pour prouver l’origine météoritique de cette structure. Mais rappelons d’abord quelles sont les motivations ce projet.
Pourquoi chercher des cratères d’impact et pourquoi en Afrique de l’Ouest ?
L’Afrique, et plus spécifiquement l’Afrique de l’Ouest montre un déficit de structures d’impact par rapport à d’autres régions de globe, en particulier par rapport l’Amérique du Nord, à l’Europe et à l’Australie. Il y a donc un potentiel important de découvertes. Avec une géologie riche de terrains anciens, et des climats arides dans la zone Sahélienne, il est possible à la fois de découvrir des structures d’impact importantes et anciennes, et des petits cratères d’impact récents et préservés de l’érosion. L’Afrique de l’ouest compte seulement trois structures d’impact confirmées, Bosumtwi (diamètre : 10.5 km, âge : 1 million d’années) au Ghana, Aouelloul (390 m, 3.1 millions d’années) et Tenoumer. Cette compte compte cependant un plus grand nombre de structures d’impact potentielles qui attendent des recherche sur le terrain pour être confirmées (Fig. 1). La recherche de ces structures d’impact est importante pour compléter nos connaissances sur l’histoire du bombardement météoritique sur Terre (et préciser le risque de collisions avec des astéroïdes), et pour comprendre le rôle qu’on pu jouer à l’échelle locale, régionale et mondiale ces collisions sur l’évolution de notre planète. Un tiers des structures d’impact météoritiques sont également associées à des ressources naturelles (réservoir d’eau, métaux, hydrocarbures, diamants) ou sont des lieux importants pour le développement économique et touristique d’un pays.
Fig. 1. Vue Satellite de l’Afrique de l’Ouest avec les 3 structures d’impact confirmées et les structures d’impact potentielles (source: Bing imagery).
Que sait-on sur le bassin de l’Anambé ?
Le bassin de l’Anambé est connu au Sénégal pour les projets agricoles qui y sont menés par la SODAGRI (Société de Développement Agricole et Industriel du Sénégal). La dépression circulaire permet une retenue d’eau naturelle. A l’aide de deux petits barrages installés au sud de la dépression, il est possible de contrôler l’irrigation du site pour un développement agricole du bassin de l’Anambé. Le centre de la dépression est occupé par un lac entouré de champs, essentiellement pour la culture du riz. En raison de cette irrigation exceptionnelle, le site est caractérisé par une biodiversité importante. La zone du lac regorge d’espèces végétales, d’oiseaux et, les paysages remarquables de ce site en font un lieu pour le développement du tourisme en Casamance (Fig. 2), qui est aujourd’hui essentiellement concentré dans la région côtière.
Depuis l’espace, la dépression de Vélingara d’environ 40 km de diamètre est bien visible, malgré un relief peu marqué : seulement quelques dizaines de mètres entre le sommet du rempart circulaire et le centre de la dépression (Fig. 3). Si Vélingara est une structure d’impact météoritique, elle est nécessairement ancienne (plusieurs dizaines voire centaines de millions d’années) et très érodée. La cartographie géologique, réalisée il y a plusieurs dizaines d’années à l’aide de données de forages indique que la structure est essentiellement recouverte de sédiments récents. Au centre, ces données de forages hydrauliques (les échantillons ne sont malheureusement plus disponibles aujourd’hui), indiquent que le socle, qui peut donc contenir les preuves d’un impact, est situé seulement sous quelques dizaines de mètres de sédiments. Pour une structure d’impact de cette dimension, on s’attendrait à voir un soulèvement central, formé lors de la phase d’effondrement et rebond gravitaire qui fait immédiatement suite à l’excavation. L’absence de pic central dans les données topographiques est donc énigmatique, bien que celui-ci ait pu être simplement érodé.
Fig – 3 – Gauche : carte topographie et relief ombré de la dépression de l’Anambé. Un rempart circulaire est bien visible, cette morphologie est très évocatrice d’une structure d’impact, mais l’absence d’un pic central attendu pour une structure de cette dimension est énigmatique.
Quels sont les résultats de la première campagne de terrain menée en 2022 par l’équipe de chercheurs Français, Sénégalais et Ivoiriens ?
En mars 2022, une équipe internationale composée de chercheurs de Toulouse et Aix-en-Provence (France), de l’Université Cheikh Anta Diop de Dakar, de la SOMISEN SA et de l’Université Félix Houphouët-Boigny (Abidjan, Côte d’Ivoire) a réalisé une campagne de géophysique dont l’objectif était de cartographier les éventuelles anomalies gravimétriques et magnétiques associées à cette structure. La structure étant recouverte de sédiment, la géophysique est le seul moyen de connaitre la nature et la structure des roches en profondeur. La géophysique ne peut pas à elle-seule prouver l’origine météoritique de la dépression de Vélingara, mais elle peut orienter les recherches vers cette hypothèse ou d’autres hypothèses, et elle fournit des données essentielles en prévision de la réalisation d’un nouveau forage. Le résultat principal de cette campagne a été la découverte d’une anomalie circulaire de -15 mGal, compatible avec l’hypothèse météoritique. Cependant, les dimensions de cette anomalie sont bien inférieures à celle de la morphologie de la dépression (10 km de diamètre seulement) (Fig. 4), et ont donc lancé un débat au sein de l’équipe de chercheurs sur les dimensions réelles de la structure d’impact. L’histoire post-impact et l’érosion sont-ils capables de produire une dépression de 40 km à partir d’un cratère de 10 km ? Ou bien, quels sont les spécificités de cette structure qui expliquent un tel désaccord entre les observations de surface et les observations gravimétriques ? Le débat va se poursuivre, sans doute pour un troisième épisode dans l’Astronomie Afrique !
Fig. 4 – Principal résultat de la campagne de géophysique menée 2022 : découverte d’une anomalie circulaire gravimétrique de -15 mGal, traduisant un déficit de masse dans la région centrale de la dépression de Vélingara (sources : Quesnel et al., en révision).
Que faut-il faire pour prouver que Vélingara est un impact météoritique ?
Les preuves d’un choc entre un astéroïde et notre planète nécessite d’analyser en laboratoire des roches marquées par le passage d’une violente onde de choc se propageant lors de cette collision. A l’échelle de l’échantillon, il est possible de trouver la présence de « cônes de percussions » qui sont associées de manière unique aux structures d’impact (Fig. 5). La présence de cônes de percussions dans une roche prélevée en place au sein d’une structure circulaire est donc suffisante pour prouver l’origine météoritique de cette structure. A l’échelle microscopique, les minéraux montrent des figures de déformation et des transitions de phase « haute pression » qui sont également diagnostiques de ce que l’on appelle métamorphisme de choc. La recherche de ce type d’échantillons est donc une priorité pour déterminer l’origine de la dépression de Vélingara. Etant donné la couverture de plusieurs dizaines de mètres de sédiments, un forage carotté est la seule option pour obtenir ces précieux échantillons. L’équipe internationale déploie donc les efforts nécessaires pour obtenir les accords et le financement nécessaire pour réaliser ce forage en 2024. Les échantillons de ce forage seront conservés au Sénégal, avec l’appui d’un financement de la Meteoritical Society obtenu en 2023. Ce forage bénéficiera de collaborations avec le Centre International de Recherche sur les Impacts et sur Rochechouart (CIRIR). Rochechouart est la seule structure d’impact située en France. Le CIRIR, sous la houlette enthousiaste de son directeur, Philippe Lambert, a pu réaliser plusieurs forages de plusieurs centaines de mètre au total de cette structure. L’expérience lors du forage de cette structure sera précieuse pour assurer le succès d’une campagne de forage de la dépression de Vélingara.
Fig. 5 – Gauche : côte de percussion observés dans des roches calcaires (Agoudal, Maroc). Noter les striations divergentes sur les surfaces courbées des cônes de percussion. Droite : « Planar Deformation Features » dans un grain de quartz observés au microscope. Noter les fines bandes sombres parallèles distantes les unes des autres de quelques de micromètres.
David Baratoux
Références bibliographiques
Quesnel, Y., Rochette, P., Baratoux, D., Niang, C.A.B., Fall, M., Kouame, N.L, Wade, S., Kaire, M, Faye, G., Champollion, C. Potential-Field Measurements on The Velingara Candidate Impact Structure (Senegal), Journal of African Earth Science, en révision.
Le Festival d’astronomie de Majunga sous le thème de « Majunga sous les étoiles » est le premier festival d’astronomie organisé à Madagascar par l’Alliance Française de Majunga et en collaboration avec l’association malgache Haikintana, la Société Astronomique de France et le réseau AFIPS (African Initiative for Planetary Sciences).
Les enfants de l’Ecole du monde : Claudia, Sandra, Erina, Irenette, Valisoa, Tombovelo, Tafita, Bienvenu, Dani,Pascalin et Ulrich avec David Baratoux, Sylvain Bouley et Jean Phillipe Uzan
Le festival se déroula sur deux jours, le 23 et 24 juin dernier. L’événement fut totalement gratuit et ouvert à tous publics, avec l’objectif de vulgariser l’astronomie au plus grand nombre. Des experts du sujet de la Société Astronomique de France Sylvain Bouley, planétologue ; David BARATOUX, directeur de recherche à l’IRD et Jean Philippe UZAN de l’Institut astrophysique de Paris ainsi que les membres de Haikintana Andoniaina RAJAONARIVELO, Mializo RAZANAKOTO et Herinandrianina Tojomanana RALAIMANAMPISOA ont assuré les animations.
Le matin du 23 juin, notre équipe s’est rendu à l’association SOS Village d’enfants pour une observation du Soleil ainsi qu’une représentation du système solaire en théâtre par les enfants de l’association Ecole du monde de Besely et mis en scène par Jean Phillipe UZAN, intitulé « Le Soleil ne se lève pas ». Cette même représentation, a ensuite été refaite à l’université, avec en audience, les étudiants de la faculté des sciences ainsi qu’au village touristique, devant le grand public.
La journée donc a été poursuivi par une visite à l’université de Majunga pour parler des dernières nouvelles de l’univers, du système solaire ainsi que le développement de l’astronomie en Afrique et à Madagascar.
La soirée s’est terminé par une observation de la Lune au village touristique de Majunga.
Pour le deuxième jour, le public a assisté à des conférences sur « l’astronomie en musique » par Jean Phillipe Uzan et sur « Des étoiles filantes aux cratères d’impact » par Sylvain Bouley, à l’Alliance Française de Majunga et conclut par la projection du film court « Les Mystères d’Arivonimamo » par le réalisateur Franco Clerc.
Une soirée d’observation du ciel étoilée et de la Lune, au bord de Majunga, à côté du grand Baobab a clôturé ce premier festival. En somme, le festival a touché plus d’un millier de personnes durant toutes les festivités.
La charmante ville d’Ifrane, réputée pour son ciel étoilé, a récemment accueilli la 11e édition du Festival d’Astronomie d’Ifrane, l’un des événements scientifiques et culturels majeurs au Maroc. Organisé par l’Université Al Akhawayn et son club d’astronomie, en partenariat avec l’association CITI, ce festival vise à promouvoir les sciences et les scientifiques auprès des jeunes, dans le but de stimuler leur intérêt pour les sciences et les technologies.
Pendant une semaine entière, du 21 au 27 Juin, les festivaliers ont eu accès à une multitude d’activités culturelles et scientifiques, allant des ateliers aux conférences, en passant par les expositions, les formations, les séances au planétarium, les compétitions et les nuits d’observation. Cette édition s’est particulièrement attachée à mettre en valeur l’importance des instruments astronomiques.
L’une des initiatives les plus appréciées du festival est la mise en place d’ateliers destinés aux enfants. Ces ateliers interactifs et ludiques visent à initier les plus jeunes à l’astronomie, à répondre à leur curiosité et à développer leurs compétences d’observation et d’analyse. Les enfants ont ainsi eu l’occasion de se familiariser avec les concepts fondamentaux de l’astronomie à travers des thèmes tels que le système solaire, les phases de la lune, les missions spatiales, les fusées à eau, la spectroscopie, les constellations et le cadran solaire.
Une nouveauté marquante de cette édition a été l’organisation de l’École d’Été Régionale Méditerranéenne sur l’Astronomie STEAM (pour plus d’informations : https://sites.google.com/view/sam2s/home?authuser=0). Cette école d’été, faisant partie des activités du bureau I-OAE pour les pays méditerranéens, a réuni des équipes d’éducateurs et d’astronomes de la région méditerranéenne. L’école a abordé des sujets tels que l’utilisation d’instruments astronomiques en classe, les techniques d’enseignement innovantes avec des données astronomiques, l’intégration des données astronomiques dans les programmes d’études, l’adaptation des données à différents niveaux d’enseignement, ainsi que l’évaluation de l’enseignement basé sur les données.
Autre moment fort du festival, le concours d’art oratoire a offert aux jeunes élèves et étudiants une véritable opportunité de mettre en valeur leurs talents en communication. Divisé en deux niveaux de participation, les participants ont présenté des discours captivants sur le thème des « Instruments astronomiques », dans les langues arabe ou anglaise. Ce concours revêt une valeur éducative importante en inspirant et encourageant la prochaine génération d’astronomes et de communicants scientifiques, tout en renforçant leur confiance en eux et en développant leurs compétences pour la prise de parole en public.
Lors du Festival d’Astronomie d’Ifrane, un autre moment clé a été la réunion du comité national NOC Maroc pour l’astronomie grand public, présidée et animée par Meriem El Yajouri, sa coordinatrice. Ce comité représente le bureau de vulgarisation de l’astronomie OAO auprès de l’Union Astronomique Internationale (IAU) et est connu sous le nom de NOC Maroc.
Lors de cette réunion, une attention particulière a été portée aux initiatives ou actions mises en place par le NOC au niveau national et international. Les membres ont échangé leurs bonnes pratiques et ont discuté des moyens de renforcer la sensibilisation à l’astronomie auprès du grand public, en particulier auprès des jeunes.
Un moment de fierté a été réservé aux lauréats de plusieurs concours, parmi lesquels Yassin Harrati, gagnant du concours lancé par « l’Astronomie Afrique », RFI « Autour de la question » et SSVI. Yassin a partagé son parcours et a mis en avant les initiatives qu’il a lancées pour promouvoir l’astronomie auprès du public. Son engagement et sa passion ont été salués lors de cette occasion, mettant en lumière son rôle inspirant en tant que jeune astronome.
Les échanges d’expériences et les initiatives partagées lors de cette réunion contribueront sans doute à renforcer la promotion de l’astronomie à travers le pays et à inspirer de nouvelles générations d’astronomes passionnés.
Le Festival d’Astronomie d’Ifrane a ainsi servi de plateforme propice à la mise en valeur des réalisations des clubs et des associations, mettant en évidence le rôle essentiel de la collaboration et de la coordination pour promouvoir l’astronomie au sein de la communauté nationale et internationale. Cet événement unique, mêlant connaissances scientifiques et plaisirs culturels, fait d’Ifrane un haut lieu de découverte et de célébration de l’univers infini qui nous entoure.
par Meriem El Yajouri – Institut d’Astrophysique Spatiale – Orsay
Le 11 Février 2023, l’IAU NOC Madagascar a organisé, à l’occasion la Journée Internationale des Femmes et des Filles de Science, l’évènement “Célébrer les femmes astronomes malagasy”!
Les participants et les bénévoles de l’IDWGS 2023 organisé par l’IAU NOC Madagascar
Chaque année, le 11 février a lieu la célébration de la Journée internationale des femmes et des filles de science. Cette journée, mise en place par les Nations Unies en 2015, vise à promouvoir l’accès des femmes et des filles à l’éducation, à la formation et à l’emploi dans les domaines des STEM, ainsi que de sensibiliser le grand public à l’importance de la diversité et de l’égalité des genres dans ces domaines.
L’ International Astronomical Union (IAU) National Outreach Coordinators (NOC) Madagascar a organisé un évènement intitulé “Célébrer les femmes Astronomes Malagasy” à l’Institut et Observatoire de Géophysique d’Antananarivo pour marquer cette date. Les femmes et filles, qui œuvrent dans le domaine de l’astronomie à Madagascar, ont été mises en avant dans ces lieux où les frères jésuites ont bâti le premier observatoire astronomique du pays en 1889. Le but était de partager les expériences et les bonnes choses que cette science a apporté dans leur vie ainsi que d’inspirer ceux et celles qui sont venus pour la suite de leur carrière.
Le public a assisté à différentes présentations et animations, à commencer par l’intervention de Mlle Tombo Fitahiana Rarivoarinoro, diplômée en astrophysique de l’Université d’Antananarivo. Elle y a exposé son parcours, du bacc scientifique jusqu’au master en Astrophysique, marqué par sa participation au projet DARA (Development for Africa through Radio Astronomy), à Madagascar et au Ghana, ainsi que de l’école d’été LEAPS (Leiden/ESA Astrophysics Program for Summer Students), au Pays-Bas. Elle y a présenté aussi ses recherches sur les radio galaxies mourantes, principalement sur le mystère des radio galaxies géantes.
Tombo Fitahiana Rarivoarinoro lors de sa présentation
Après cette présentation, une séance de partage a été faite par des diplômées, des étudiantes et des amateurs en astronomie et astrophysiques sur “Les femmes malagasy oeuvrant dans le domaine de l’astronomie”. Le but était d’inspirer l’audience à s’intéresser de plus en plus à ce domaine.
Les panélistes de la séance de partage : “Les femmes malagasy oeuvrant dans le domaine de l’astronomie”
Une séance d’observation du soleil avec des lunettes astronomiques offertes par SSVI a clôturé les activités. Pour certains des participants, ce fut une première expérience avec un matériel d’observation, donc une petite initiation, à leur utilisation, a aussi été donnée.
Observation du Soleil
Les petits jeux comme la classification des galaxies ou aussi la reconstitution de la vie d’une étoile ont permis de briser la glace et de sortir du cadre formel.
Les différents jeux lors de la journée.
L’événement a été un grand succès, attirant des étudiants, des parents et des professionnels de différents domaines pour une passion commune, l’astronomie. L’IAU NOC Madagascar, Zara Andriamanakoto et ses bénévoles ont su mettre en avant les femmes astronomes malagasy, des sources d’inspiration pour les jeunes filles qui ont assisté à l’événement et qui ont pu découvrir l’astronomie et ses possibilités.
L’Association Ivoirienne d’Astronomie (AIA) était l’invitée spéciale du Café des Savoirs du jeudi, 26 janvier 2023 organisé par l’Institut Français de Côte d’Ivoire autour du thème : « Il n’y a pas de planète B ». À cet effet, la Directrice du Pôle Français, Langues et Savoirs Celine DESBOS a invité les participants à bien vouloir cheminer dans l’espace avec l’AIA.
D’entrée de jeu, Dr DIABY Kassamba Abdel Aziz, Physicien de l’espace et Président de l’AIA, a souligné que cette jeune association, composée de quarante membres dont dix-sept membres de bureau, a été créée le 13 février 2021 à l’UFR des Sciences et structures de la matière de l’Université Félix Houphouët-Boigny (Côte d’Ivoire). Elle cherche à atteindre les objectifs suivants : contribuer à la diffusion des connaissances scientifiques, amener les jeunes ivoiriens à manifester un vif intérêt pour les filières scientifiques, promouvoir la place des femmes dans les sciences, réunir toutes les personnes désireuses de contribuer au développement des sciences spatiales dans notre pays. L’AIA entend œuvrer à la création d’un observatoire astronomique et d’une agence spatiale ivoirienne. Ainsi, depuis sa création, elle a mené plusieurs activités scientifiques, en l’occurrence des activités mensuelles d’observation du ciel, des conférences, des tournées dans les écoles, des séances d’astrophotographies et la recherche d’astéroïdes marquée et remarquée en 2022 par sa découverte de six astéroïdes. Aussi, est-il important de préciser que cette recherche d’astéroïdes se fait toujours en collaboration avec l’Union Astronpmique Internationale et la NASA. En 2023, l’AIA et Space Bus France sont porteurs d’un projet dénommé ASTRO TOUR édition ivoire, lequel est d’une importance considérable pour la promotion de l’astronomie dans notre pays.
Après la présentation de l’AIA par son Président, quatre conférences successives et respectives ont été prononcées par Dr YAO Marc Harris, Astrophysicien et premier Vice-président de l’AIA, Dr AKA Pancrace, Épistémologue, Historien des sciences, Logicien et Secrétaire général adjoint de l’AIA, Dr David BARATOUX, Planétologue et Conseiller scientifique de l’AIA et M. AHOUA Stéphane, Doctorant en physique de l’atmosphère et Secrétaire à l’organisation de l’AIA. Ces conférences ont été suivies d’échanges et de débats fructueux et enrichissants avec un public varié (élèves, étudiants, professionnels, Universitaires, etc.) et fort intéressé par les sciences spatiales.
La conférence du Dr Yao Marc Harris était axée sur « la place de l’homme dans l’univers ». Il a montré qu’à l’origine, l’espace et le temps n’existaient pas. Tout est donc parti de rien. Mais, comment cela a-t-il été possible ? En effet, à partir de rien, voire d’un point infiniment petit, l’Univers tel qu’on le connaît a commencer une expansion: le big bang – ayant pour conséquence la libération de l’énergie déroulant ainsi le tissu de l’espace-temps. Cette énergie donnera naissance à la matière, aux briques de celle-ci. De ces briques de matière se formeront des atomes qui, sous l’effet de la gravité, finiront par s’agglomérer pour former des étoiles, lesquelles se mettront ensemble pour former, à leur tour, la myriade de galaxies de notre univers. Le système solaire fait partie intégrante de la Voie lactée et jusqu’à ce jour la Terre demeure la seule planète connue pour être habitée dans notre univers. C’est aussi la seule planète habitable dans notre Système Solaire, et à des années lumières autour de nous. Il est donc nécessaire de la préserver et d’en prendre soin.
Dr AKA Pancrace, pour sa part, est intervenu sur le sujet suivant : « La dynamique des astéroïdes : entre curiosité et anxiété des scientifiques ». Il a tenté d’apporter une réponse à la question suivante : pourquoi la dynamique des astéroïdes est-elle à la fois une source de curiosité et d’anxiété des scientifiques ? Selon les mots de l’épistémologue de l’astronomie, la dynamique des astéroïdes se présente, d’un côté, comme une source de curiosité des scientifiques, laquelle révèle l’idée essentielle que ces petits corps célestes constituent l’ADN de notre système solaire, et de l’autre, elle apparaît comme une source de leur anxiété, dans la mesure où leur entrée en collision régulière avec la Terre menace son existence et celle de ses habitants. Pour lui, la dynamique des astéroïdes rend problématique l’habitabilité de la terre ; d’où la nécessité de sensibiliser l’humanité sur les impacts cosmiques de ceux-ci, afin qu’elle prenne des précautions et des mesures idoines essentielles à sa vie et à sa survie.
« Mars est-elle une planète habitable ? », tel fut l’intitulé de la conférence du Planétologue David BARATOUX. Pour l’essentiel, il a fait remarquer qu’une planète habitable est celle qui contient de l’eau liquide qui pourrait s’écouler. Or, à l’état actuel des choses, Mars a perdu son atmosphère d’antan. Pour être plus précis, son atmosphère n’est pas respirable pour les êtres humains. Les violentes tempêtes de poussière qui sont fréquentes sur la planète rouge rendent son atmosphère dangereuse tant pour la vie humaine qu’animale. À en croire le planétologue, en l’état actuel de l’évolution de l’humanité et des progrès technoscientifiques, il n’y a pas de planète B qui nous permettrait de nous affranchir dans le temps imparti de nos responsabilités sur le changement climatique, et la dégradation de notre environnement. C’est pourquoi nous devons la protéger.
Pour finir, M. AHOUA Stéphane a permis au public de faire « une promenade dans l’espace » par le biais du logiciel Stellarium. Ce logiciel de planétarium lui a permis de projeter un ciel réaliste en 3D tout en donnant la possibilité à tous les participants au Café des Savoirs d’observer la lune, la terre, Mars…
Par Dr AKA Pancrace, Épistémologue, Historien des sciences, Logicien, Secrétaire général Adjoint de l’AIA, Maître Assistant, Département de philosophie, Université Félix Houphouët-Boigny, Abidjan, Côte d’Ivoire.
De nombreuses structures d’impact restent à découvrir sur le continent Africain. Pour cela, il faut former la nouvelle génération de géologues à reconnaitre les indices des conséquences des chutes de météorites sur les roches de la croûte terrestre. Le Centre International de Recherche & Restitution sur les Impacts et sur Rochechouart (https://cirir-edu.org/en), au cœur de la structure d’impact de Rochechouart (Fig. 1) est un lieu idéal pour remplir cet objectif, ainsi que pour développer de nouvelles méthodes d’étude des structures d’impact.
Cheikh Ahmadou Bamba NIANG, jeune chercheur, ayant soutenu sa thèse sur les structures d’impact en 2022 à l’Université Cheikh Anta Diop de Dakar effectue depuis le Sénégal ses recherches sur la structure d’impact Rochechouart. Que vient-il chercher au CIRIR et à Rochechouart ?
1 – Localisation de la structure d’impact de Rochechouart et du Centre de Recherche sur les Impact sur Rochechouart sur le terrain français.
Son travail de doctorat, qui a permis de documenter les signatures radiométriques de cratères d’impact et élucider l’origine des deux anneaux enrichis en Potassium (K) de la structure d’impact Bosumtwi au Ghana, a ouvert un nouveau champ de recherche : l’étude de la signature gamma des structures d’impact. Le rayonnement gamma est bien connu des astronomes. C’est le rayonnement le plus énergétique, au-delà donc des rayons X. En Astronomie, observer le rayonnement gamma permet d’étudier les processus physiques les plus violents et énergétiques de notre univers : étoiles en fin de vie, supernovas, pulsars, quasars, trous noirs stellaires et supermassifs, galaxies actives. En Afrique, le High Energy Stereoscopic System (HESS) est un réseau de télescopes à imagerie Tcherenkov atmosphérique situé à Gamsberg en Namibie pour l’étude des rayons gamma entre quelques dizaines de GeV et quelques TeV. L’acronyme est choisi en l’honneur de Victor Franz Hess, physicien autrichien et américain, qui découvre l’existence du rayonnement cosmique.
Ce rayonnement est aussi observé par les géologues lorsqu’ils regardent non pas vers le ciel, mais vers le sous-sol. Un rayonnement gamma est naturellement émis lors de la désintégration naturelle d’éléments présents dans les sols et roches terrestres. 40K, 232Th, et 238Th sont les trois principaux isotopes instables qui contribuent à ce rayonnement gamma naturel. Ces éléments étant présents au début de l’histoire de la terre, mais comme le taux de désintégration est très lent, il en reste toujours aujourd’hui. Il faut par exemple plus de 14 milliards d’années pour que la quantité de 232Th soit divisée par deux dans une roche. Au passage, ces trois isotopes sont également la source d’énergie interne de la Terre, à l’origine des volcans et des mouvements de convection du manteau, de la tectonique des plaques, et des tremblements de terre.
La cartographie de ce rayonnement permet de remonter à la concentration en potassium (K), thorium (Th) et uranium (U). Ces trois éléments sont très intéressants pour les géologues. Lors de la fusion des roches ou la cristallisation fractionnée, ils préfèrent demeurer avec les liquides silicatés. Leur concentration varie donc sur plusieurs ordres de grandeur et témoignent de l’histoire magmatique des roches étudiées. Lorsque les roches sont en contact avec des fluides, K est transportée, et une roche peut-être très appauvrie en K après le passage d’un fluide, ou enrichie par un fluide très riche en K. En revanche, Th demeure immobile. Pour U, sa mobilité dépend des conditions d’oxydoréduction. La forme réduit de l’uranium (U4+) est contenue dans des minéraux généralement insoluble. La forme oxydée (U6+) est en revanche plus mobile. Ce sont donc de bien précieux traceurs des processus géologiques. Le fait de pouvoir les cartographier à l’aide du rayonnement gamma a conduit à développer de nombreuses techniques au sol, et depuis le ciel, et même l’espace pour établir des cartes de ces éléments, sur Terre, en particulier pour la prospection des ressources minérales et sur d’autres planètes, comme Mars.
Qu’observe-t-on à Rochechouart quand on examine le rayonnement gamma et les éléments qui le produisent ?
Il existe une zone, au centre de la structure actuelle, qui est très riche en potassium (Fig. 2). Les concentrations en potassium dans les échantillons de roche atteignent parfois 10 %, ce qui est assez exceptionnel dans les matériaux terrestres naturels. Ces concentrations extrêmes en potassium sont le résultat d’un phénomène couramment observé dans les grandes structures d’impact : l’hydrothermalisme. En présence d’eau dans le sous-sol, la fracturation et la chaleur produite lors de l’impact sont responsables de la mise en place d’un système hydrothermal. La structure se refroidit progressivement, sur des milliers, voire des millions d’années, selon la taille de la structure. Les gradients thermiques ainsi formés sont responsables de la mise en mouvement de l’eau contenue dans le sous-sol, par simple contraste de densité (l’eau chaude est plus légère que l’eau froide et aura donc tendance à remonter au sein des aquifères). Ce système hydrothermal à transporté le potassium, et par métasomatisme, a enrichi en potassium les roches actuellement exposées à la surface.
2 – Carte de la concentration en Potassium sur la région de Rochechouart, superposée à une carte en relief ombré. Les zones riches en potassium apparaissent en rouge, les zones pauvres en potassium en bleu (source : BRGM).
Les cartes obtenues lors d’un survol aéroporté avec une détecteur capable de mesurer le rayonnement gamma, montrent une zone assez nette enrichie en potassium (Fig. 2), qui correspond aussi à la présence des brèches d’impact de Rochechouart : il s’agit de fragments de roche, mélangés ou non avec une matrice fondue lors de l’impact. Ces roches, chaudes au moment de l’impact, sont naturellement au cœur du système hydrothermal de Rochechouart. Mais l’interprétation des données aéroportées soulève de nombreuses questions.
Que signifient les variations en potassium observées dans les données aéroportées ? Sont-elles associés à des brèches de nature différente, à des quantités de matériau fondu différents dans les brèches ? Peut-on distinguer les différents types de brèches à partir de ces données ? Peut-on distinguer les limites de la zone qui a subi l’hydrothermalisme à l’aide de ces données ? D’autre part, à Rochechouart, les affleurements de roches sont rares. Lors d’un survol aéroporté, le détecteur ne mesure pas directement les concentrations dans les roches, mais essentiellement dans le sol, épais de quelques dizaines de centimètre d’épaisseur (Fig. 3) et qui est issu de la dégradation des roches et de la présence de matière organique. Le géologue a besoin de concentrations en K dans les roches pour réfléchir, et non dans des sols sur lesquels paissent paisiblement les vaches du Limousin.
3 – Illustration de ce que voit un détecteur lors d’un survol aéroporté. Une source de rayonnement (disque rouge) verra son rayonnement atténué si elle est enfouie sur une certaine profondeur de sol, et à fortiori de roches.
4 – Illustration d’une mesure au sol à l’aide du spectromètre qui permet en quelques minutes de déterminer les concentrations en K, Th et U dans le sous-sol.
Pour résoudre ces questions, il faut aller sur le terrain, et ce fut l’objectif de plusieurs missions de Cheikh Ahmadou Bamba Niang (Fig. 4). Par tous les temps (qui peuvent être rigoureux à Rochechouart), il a sillonné la région centrale du cratère pour mieux comprendre ce que l’on voit sur la donnée aéroportée. Il a donc documenté les relations qui existent entre la géochimie des sols et la géochimie des roches sur cette région, et a également patiemment réalisé des profils radiométriques, à l’aide de plusieurs spectroradiomètres portables. Les spectres obtenus permettent de déduire les concentrations en K, Th et U dans les roches et sols mesurés sur des échelles de l’ordre du mètre cube (Fig. 5). En effet, les photons gamma, très énergétiques, peuvent traverser roches ou sols sur des distance de l’ordre de plusieurs dizaines de centimètres. En revanche, on ne peut voir ce qu’il y a à plusieurs dizaines de mètres. Et dans ce cas, ce sont les forages réalisés à Rochechouart, sous la direction de Philippe Lambert qui sont utiles. Ce sont donc ainsi plusieurs centaines de mesures qui sont en cours d’analyses, et qui nous permettront de déchiffrer, avec l’aide des relevés radiométriques dans les forages, l’étendue en 3 dimensions de l’hydrothermalisme du cratère d’impact de Rochechouart.
Fig. 5 – Exemple de spectre gamma obtenu lors d’une mission de terrain à Rochechouart. La partie en rouge est intégrée pour calculer la concentration en potassium dans le sol. On fait de même pour le Thorium et l’Uranium dont les chaînes de désintégration comportent des émetteurs gamma.
Par Cheikh Ahmadou Bamba Niang, David Baratoux
Remerciements : Institut de Recherche pour le Développement, Centre National de la Recherche Scientifique (projet AWA, Astrophysics and Planetary Science in Africa), African Initiative for Planetary and Space Science (AFIPS, https://africapss.org), Centre International de Recherche & Restitution sur les Impacts et sur Rochechouart (https://cirir-edu.org/en).
