Pourquoi les savants d'autrefois ne croyaient-ils pas aux pierres tombées du ciel ?
― La preuve est venue des villageois et du métal caché dans les pierres
Aujourd'hui, tout le monde connaît les « météorites ». Mais il y a un peu plus de 200 ans, l'idée que des pierres tombent du ciel faisait rire la plupart des savants, qui n'y voyaient qu'une superstition. Ce qui a renversé cette conviction, ce n'est pas un télescope. Ce sont un chimiste qui a fait fondre des pierres pour les analyser, et un physicien qui est allé recueillir des témoignages de village en village.
Vous travaillez aux champs. Soudain, dans un ciel dégagé, retentissent plusieurs détonations semblables à des coups de canon. Puis des pierres noires se mettent à tomber en pluie.
Vous ramassez une pierre et allez la montrer à un savant de la ville. Mais celui-ci éclate de rire : « Il ne peut pas y avoir de pierres dans le ciel. Vous avez sans doute vu la foudre frapper une pierre au sol et cru autre chose. »
Ce n'est pas une histoire inventée. On raconte que ce genre d'échange s'est produit à plusieurs reprises dans l'Europe du XVIIIe siècle.
Seuls deux éléments ont fait changer d'avis les savants
En analysant des pierres tombées dans des pays différents, des chimistes ont trouvé, à chaque fois, les mêmes grains métalliques, contenant du nickel. Une caractéristique absente des roches environnantes.
En 1803, plusieurs milliers de pierres sont tombées sur un village français. Le physicien venu enquêter a soigneusement consigné les témoignages et la zone où les pierres étaient tombées, montrant que l'erreur d'observation ne pouvait pas expliquer les faits.
Mais alors, pourquoi les savants n'y croyaient-ils pas au départ ? Il y avait, pour l'époque, une raison parfaitement cohérente.
Ce n'était pas de l'entêtement
L'astronomie de l'époque considérait que l'espace entre les étoiles et les planètes était pratiquement vide. L'idée même qu'une petite pierre puisse s'y trouver n'existait tout simplement pas.
De plus, parmi les récits de « chutes venues du ciel » se mêlaient des histoires manifestement inventées, comme des pluies de grenouilles ou de sang. C'était une époque où l'on cherchait à séparer la science de la superstition. Quand la seule preuve était le témoignage de paysans, la prudence était naturelle.
Pourtant, des témoignages existaient depuis longtemps. En 1492, une grosse pierre serait tombée à Ensisheim, près de la frontière entre la France et l'Allemagne, et aurait été suspendue dans une église. Au Japon aussi, une pierre conservée dans un sanctuaire de la ville de Nōgata, dans la préfecture de Fukuoka, est connue comme une « météorite avec témoins », tombée en l'an 861.
La décennie qui a tout changé
Le tournant survient en 1794. Le physicien allemand Chladni publie un ouvrage affirmant que « les pierres et les masses de fer qui tombent du ciel viennent de l'espace ». La même année, une pluie de pierres à Sienne, en Italie, fait sensation.
En 1802, le chimiste britannique Howard analyse des pierres tombées en divers lieux. Toutes contiennent des grains métalliques mêlés de nickel. Un tel assemblage ne se trouve pratiquement jamais dans les roches terrestres ordinaires. C'est la première raison.
L'année suivante, en 1803, plusieurs milliers de pierres tombent sur le village de L'Aigle, en France. L'Académie des sciences française envoie sur place le jeune physicien Biot. Celui-ci parcourt les villages, recueille des témoignages, et confirme que la zone où les pierres sont tombées forme une ellipse allongée. C'est la seconde raison. La figure 1 présente cette chronologie.
Les témoignages sont devenus une preuve grâce au « nombre » et à la « forme »
La force de l'enquête de Biot, c'est qu'il n'a pas cherché à faire croire un témoignage isolé. Il a recoupé les récits de nombreux villages et dressé une carte des endroits où les pierres étaient tombées.
Si la foudre avait simplement frappé des pierres au sol, ces endroits auraient dû être dispersés au hasard. Or, dans les faits, ils formaient une bande allongée, alignée dans la direction du vol observé dans le ciel. Cette forme s'explique naturellement si l'on suppose une chute unique venue du ciel.
L'analyse chimique, qui renseigne sur « ce qu'il y a dans la pierre », et la carte de répartition, qui renseigne sur « comment elle est tombée » : deux preuves de nature différente pointant vers la même conclusion. C'est ce qui aurait fait changer d'avis la plupart des savants.
Lorsqu'une météorite pénètre dans l'atmosphère, ce n'est pas le frottement de l'air qui chauffe sa surface, mais la compression violente de l'air qui la précède. Seule la surface fond puis se solidifie, formant une fine croûte noire. On dit qu'une météorite tout juste tombée n'est pas forcément chaude à l'intérieur.
La plupart des récits difficiles à croire sont effectivement faux. Mais il arrive, parfois, qu'un fait réel se cache parmi eux. Rassembler les cas, en examiner la forme, les vérifier par une méthode différente : l'histoire des météorites est souvent citée en exemple pour montrer comment cette démarche permet de distinguer la superstition de la découverte.
En résumé
L'idée que des pierres tombent du ciel a longtemps été considérée comme une superstition. Ce qui a fait changer les esprits, c'est l'analyse chimique montrant que des pierres tombées à des endroits très éloignés avaient la même composition, et l'enquête de terrain qui a permis de cartographier les témoignages des villageois. Ni l'un ni l'autre seul n'aurait suffi : c'est la conjonction des deux qui a été déterminante.
Un témoignage isolé n'est qu'une rumeur.
Rassemblés et cartographiés, ils deviennent une preuve.
La taille réelle des étoiles filantes est expliquée dans Quelle taille font vraiment les étoiles filantes ?. L'histoire d'un nouvel élément découvert grâce à un écart de mesure qui n'a pas été négligé est racontée dans Pourquoi a-t-il fallu plus de 100 ans pour découvrir l'argon, qui représente pourtant 1 % de l'air ?.
- Rassemblez une ou deux cuillerées de sable accumulé, par exemple à la sortie d'une gouttière, lavez-le à l'eau, puis laissez-le sécher.
- Approchez du sable un aimant placé dans un sac plastique, puis déposez sur une feuille blanche uniquement les grains qui s'y sont accrochés.
- Avec une loupe ou en zoomant avec un smartphone, cherchez de petits grains parfaitement ronds et brillants.
La plupart de ces grains ronds proviennent d'usines ou de véhicules, mais on dit que de très rares micrométéorites venues de l'espace peuvent s'y mêler. Seul un spécialiste peut confirmer leur authenticité. Ne montez pas sur un toit élevé : restez uniquement dans des zones accessibles à la main. Il est aussi conseillé de chercher, dans un musée ou un centre scientifique proche de chez vous, une exposition où l'on peut toucher une vraie météorite.
Pour aller plus loin ― vocabulaire, formules, liens avec les programmes scolairesDu collège aux matières universitaires spécialisées, le niveau de chaque partie est indiqué
- CollègeProgramme de sciences du collège
- LycéeProgramme de « sciences de la Terre » et de « physique » du lycée
- Lycée+Contenu approfondi du lycée, ou encart complémentaire du manuel
- UniversitéContenu de matière universitaire spécialisée (planétologie, météoritique), non vu au lycée
- RechercheSujet qui n'est même pas enseigné à l'université comme une « vérité établie », et que les chercheurs étudient actuellement
CollègeVocabulaire : ce phénomène porte un nom
- Matière météoritique : poussières ou fragments de roche flottant dans l'espace. Lorsqu'ils entrent dans l'atmosphère et s'illuminent, on parle d'étoiles filantes.
- Météorite : fragment de matière météoritique qui a atteint le sol sans se consumer entièrement dans l'atmosphère.
- Croûte de fusion : fine pellicule noire formée par la fusion puis la solidification de la surface lors de l'entrée dans l'atmosphère.
- Ellipse de dispersion : zone allongée en forme d'ellipse où se répartissent au sol de nombreuses météorites tombées en une seule fois.
CollègeLycéeVérifions par le calcul : quelle énergie possède une pierre venue de l'espace ?
Calculons l'énergie cinétique par kilogramme d'une pierre, juste avant qu'elle n'entre dans l'atmosphère. L'énergie cinétique se calcule ainsi : « masse × vitesse × vitesse ÷ 2 ».
| Masse de la pierre (exemple) | 1 kg |
| Exemple de vitesse d'entrée dans l'atmosphère (fourchette : 11 à 72 km/s) | 20 km/s = 20 000 m/s |
| Énergie de 1 kg de TNT (ordre de grandeur) | 4 200 000 J |
| vitesse × vitesse | 20 000 × 20 000 = 400 000 000 |
| ÷ 2 pour l'énergie cinétique (masse de 1 kg) | 400 000 000 ÷ 2 = 200 000 000 J |
| équivalent en kg de TNT | 200 000 000 ÷ 4 200 000 ≒ 48 |
Une pierre d'1 kg arrive donc avec une énergie équivalente à environ 48 kg de TNT. La majeure partie de cette énergie se transforme en chaleur et en lumière en altitude, par compression de l'air. C'est ce qui expliquerait que de nombreuses pierres se fragmentent en chemin, ralentissent, et finissent par « tomber » au sol plutôt doucement.
| Symbole | Signification et unité |
| J | Joule. Unité d'énergie |
| kg | Unité de masse |
| m | Mètre. La vitesse s'exprime en mètres parcourus par seconde |
LycéeLycée+Pourquoi le « nickel » a-t-il été décisif ?
LycéeLors de la formation de la Terre, la plus grande partie du fer et du nickel lourds aurait coulé vers le centre pour former le noyau. C'est pourquoi les roches de surface contiennent très peu de grains de fer et de nickel à l'état métallique.
Lycée+À l'inverse, de nombreuses météorites sont des fragments de petits corps qui n'ont jamais réussi à devenir des planètes. Le métal et la roche ne s'y sont pas complètement séparés, si bien que des grains de fer contenant du nickel restent dispersés dans la roche. L'analyse de Howard aurait été la première à démontrer, de façon systématique, cette « combinaison inhabituelle en surface ».
UniversitéD'où viennent les météorites ?
On pense aujourd'hui que la plupart des météorites proviennent de la ceinture d'astéroïdes, entre Mars et Jupiter. En filmant les chutes avec plusieurs caméras et en calculant leur trajectoire, on remonte fréquemment jusqu'à cette ceinture. De plus, une comparaison de composition montre qu'une infime partie d'entre elles sont des fragments éjectés de la Lune ou de Mars après l'impact d'un autre corps. Les météorites constituent l'un des rares échantillons qui permettent d'étudier directement la matière première du système solaire à ses débuts.
RechercheCe qui n'est pas encore clairement établi
- La quantité qui tombe chaque jour sur Terre En incluant les poussières minuscules, les estimations varient encore d'un facteur plusieurs selon la méthode utilisée.
- Comment se forment les petits grains ronds (chondres) Les petites billes sphériques présentes dans de nombreuses météorites se sont formées par une fusion puis une solidification rapides, mais la source de chaleur à l'origine fait encore débat.
- Quelle météorite vient de quel astéroïde Les comparaisons avec les échantillons rapportés par les sondes spatiales progressent, mais la plupart des correspondances restent encore à établir.
Autrement dit, le contenu de cet article aussi n'est qu'« une explication dans l'état actuel des connaissances ». Comme pour les savants d'il y a 200 ans, les certitudes d'aujourd'hui pourraient un jour être remises en question.
Liens avec les programmes scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / unité | Passage de l'article concerné |
|---|---|---|
| Collège | Sciences・Le système solaire et les étoiles | Différence entre étoile filante et météorite |
| Lycée | Physique・Énergie cinétique／Sciences de la Terre・Corps du système solaire | Vérification par le calcul, l'histoire du nickel |
| Lycée+ | Sciences de la Terre・Formation de la structure interne de la Terre | Pourquoi les grains métalliques manquent en surface |
| Université | Planétologie・Météoritique | Origine des météorites et calcul de trajectoire |
| Recherche | Théorie de la formation du système solaire | Formation des grains ronds, quantité de chutes |
| ― | Lien avec la vie quotidienne | Vérifier un récit invraisemblable par le nombre, la forme, une autre méthode |
- Chladni, E. F. F. (1794) « Über den Ursprung der von Pallas gefundenen und anderer ihr ähnlicher Eisenmassen » (l'ouvrage défendant l'origine cosmique)
- Howard, E. (1802) « Experiments and observations on certain stony and metalline substances, which at different times are said to have fallen on the earth » Philosophical Transactions of the Royal Society of London (analyse chimique des pierres tombées)
- Marvin, U. B. (1996) « Ernst Florens Friedrich Chladni (1756–1827) and the origins of modern meteorite research » Meteoritics & Planetary Science (histoire de la constitution de la météoritique)
- Burke, J. G. (1986) « Cosmic Debris: Meteorites in History » University of California Press (histoire de la reconnaissance des météorites)
- National Astronomical Observatory of Japan (国立天文台), éd., « Rika Nenpyō » (『理科年表』, Annuaire des sciences), Maruzen Publishing (rubrique étoiles filantes et météorites)
※Cet article est une vulgarisation scientifique destinée au grand public. Les valeurs numériques indiquées sont des repères ou des approximations destinés à faciliter la compréhension des mécanismes. Les détails des événements historiques font l'objet de plusieurs versions. Si vous pensez avoir trouvé une météorite, ne la grattez pas et ne la cassez pas : adressez-vous à un musée ou à un organisme spécialisé.