Au Laboratoire de sciences de la Terre (LST) installé dans la prestigieuse école normale supérieure de Lyon ¹, on ne fait pas la poussière… on l'étudie. Ne vous méprenez pas, les microscopes ne sont pas braqués sur les moutons qui se nichent invariablement sous les meubles. Ici, la poussière vient du ciel, plus précisément des comètes et du milieu interstellaire. Et elle est une denrée rare. Il n'y a entre les murs nus du laboratoire que six grains de poussière cométaire. Six malheureux grains qui, pourtant, pourraient révéler bien des mystères sur la formation de ces dames à la longue chevelure et, par la même occasion, sur la naissance du système solaire. « Ces grains représentent des “chutes” du processus de formation du système solaire et pourraient apporter la preuve de l'origine cométaire de l'eau terrestre », précise Alexandre Simionovici, qui dirige l'équipe de recherche ².

D'où vient cette poussière cométaire ? Elle nous est tombée du ciel… littéralement. Les grains ont été parachutés sur Terre avec quelques centaines de leurs congénères en janvier dernier, à bord d'une petite capsule larguée dans le désert de l'Utah, aux États-Unis, par la sonde américaine Stardust. Cette dernière, lancée en février 1999, les avait capturés deux ans auparavant aux abords de la comète Wild 2, à environ 390 millions de kilomètres de la Terre.

 

« Une fois récupéré, le système de capture des poussières a été analysé dans une salle ultra-blanche où règne une propreté quasi parfaite, raconte Alexandre Simionovici. Il a fallu repérer les cônes d'impact des grains dans le matériau qui a servi à les piéger – l'aérogel – puis découper ce dernier en minuscules morceaux. » Ce matériau, composé principalement de silice, possède des propriétés étonnantes. Il s'agit d'un solide dont la densité ne représente que cinq millièmes de celle de l'eau, mais qui se révèle assez résistant pour arrêter des projectiles lancés à 22 000 km/h !

Isolés dans leur gangue d'aérogel, les premiers échantillons venus de l'espace ont été répartis entre des équipes scientifiques du monde entier, désignées par la NASA pour effectuer les analyses préliminaires. « Plusieurs équipes françaises et européennes ont été retenues, dont la nôtre et une de l'Institut d'astrophysique spatiale, à Paris, avec qui nous collaborons » ³, indique Alexandre Simionovici. C'est pour leurs fortes compétences dans l'étude des matériaux géologiques et météoritiques que les chercheurs lyonnais sont parvenus à entrer dans le cercle très fermé de la Preliminary Examination Team de la NASA. « L'outil d'analyse développé dans notre groupe est la micro-imagerie 2D/3D par rayons X, explique Alexandre Simionovici. Nous pouvons reconstituer avec précision la composition d'un matériau en deux ou trois dimensions grâce à un faisceau puissant de rayons X obtenu au synchrotron de Grenoble ⁴. »

Pendant dix jours, au mois d'avril, les chercheurs ont « décortiqué » les grains de poussière. Et si leurs résultats détaillés restent pour le moment confidentiels, ils peuvent déjà dire que les surprises sont au rendez-vous. « Ces grains s'avèrent particulièrement hétérogènes, indique Alexandre Simionovici. Ils sont faits d'une accumulation de structures plus petites constituées de divers minéraux, comme l'olivine, le pyroxène ou la pentlandite. » L'observation de ces minéraux reste d'ailleurs un mystère. L'olivine, très répandue dans l'Univers, se forme sous l'effet de la chaleur. Or les comètes, avec leur noyau de glace et de poussière gelée, sont l'archétype du corps froid. Quant à la pentlandite, elle est au contraire dégradée par la chaleur. La présence simultanée des deux minéraux est donc une contradiction que les scientifiques n'expliquent toujours pas.

 

Par ailleurs, l'équipe lyonnaise a pu montrer que l'aérogel n'était peut-être pas le meilleur matériau pour piéger des poussières spatiales. Très mauvais conducteur thermique, il n'évacue pas l'énergie de l'impact. C'est donc le grain qui chauffe et qui s'oxyde en passant à travers le gel de silice. Une transformation qui pourrait perturber les analyses. « Néanmoins, nous avons observé qu'au fur et à mesure que le grain s'est enfoncé dans l'aérogel, il s'est débarrassé de ses couches externes oxydées, note Alexandre Simionovici. Le minuscule grain final au bout du cône d'impact pourrait donc bien être similaire au grain initial. » De quoi rassurer les scientifiques qui participeront à la deuxième phase d'études, prévue de 2007 à 2009. Pour l'heure, les six échantillons vont quitter le LST pour rejoindre d'autres équipes de la Preliminary Examination Team.

 

Fabrice Demarthon