Mystère du verre du désert libyen résolu

Dans le désert reculé de l’ouest de l’Égypte, près de la frontière libyenne, se trouvent des indices d’un ancien cataclysme cosmique.

Le verre du désert de Libye est le nom donné aux fragments de verre jaune canari trouvés éparpillés sur des centaines de kilomètres, entre des dunes de sable géantes et mouvantes.

L’intérêt pour le verre du désert libyen remonte à plus de 3 000 ans. Parmi les objets récupérés dans la chambre funéraire du roi Tut se trouve un plastron en or et incrusté de bijoux. Au centre se trouve un beau scarabée, sculpté dans du verre du désert libyen.

Le verre du désert libyen – brut et sculpté – est facilement disponible aujourd’hui, mais la façon dont le verre s’est formé a longtemps intrigué les scientifiques.

Notre recherche a trouvé la réponse.

La chaleur est allumée

Des études montrent que le verre du désert libyen s’est formé il y a environ 29 millions d’années. Le verre est une silice presque pure, qui nécessite des températures supérieures à 1 600 ℃ pour se former, et qui est plus chaude que n’importe quelle roche ignée sur Terre.

Mais peu de reliques minérales ont survécu de ce qui a causé la fonte. Dans le verre se trouvent de rares occurrences de minéraux à haute température, y compris une forme de quartz appelée cristobalite.

Il existe également des grains de zircon minéral, bien que la plupart aient réagi pour former un minéral à plus haute température appelé zircone.

Les idées sur la formation du verre incluent la fusion lors de l’impact d’une météorite, ou la fusion causée par une explosion d’air d’un astéroïde ou d’un autre objet brûlant dans l’atmosphère terrestre.

Malgré de nombreuses études, la preuve définitive de l’origine exacte était jusqu’à présent difficile à établir.

Un problème est qu’aucun cratère d’impact d’un objet frappant le sol dans la région n’a été identifié comme la source du verre. Un autre était le manque de preuves de dommages causés par des ondes de choc à haute pression causées par un impact.

Preuves d’impact

Notre recherche, publiée dans la revue Geology, rapporte les premières preuves de dommages à haute pression, montrant le verre formé lors d’un impact de météorite.

Les impacts de météorites et les explosions aériennes sont tous deux des événements catastrophiques. Les grands impacts de météorites, comme celui qui a tué les dinosaures il y a plus de 65 millions d’années, sont rares.

Mais les explosions se produisent plus fréquemment. Une explosion aérienne au-dessus de Tcheliabinsk, en Russie, en 2013 a causé d’importants dégâts matériels et des blessés.

L’explosion de Tcheliabinsk a déposé 0,5 mégatonne d’énergie dans le ciel. Malgré les dommages, cet événement n’a pas causé de dégâts de fusion ou de choc.

En revanche, certains pensent que le verre du désert libyen a été causé par une explosion de 100 mégatonnes, un événement 200 fois plus important que l’explosion russe.

L’idée de l’explosion d’air est née de la modélisation des explosions nucléaires atmosphériques. Comme une bombe nucléaire, une grande explosion d’air dépose de l’énergie dans l’atmosphère qui peut faire fondre les matériaux de surface. Et une explosion d’air ne laisse pas de cratère.

Le « pistolet à fumer »

Le nouveau « pistolet à fumer » pour comprendre l’origine du verre du désert libyen est la preuve d’un minéral inhabituel appelé reidite. La reidite ne se forme que lors d’un impact de météorite, lorsque les atomes du zircon minéral sont contraints à un arrangement plus serré.

De tels minéraux à haute pression sont la marque d’un impact de météorite et ne se forment pas lors d’explosions aériennes.

Le zircon est un minéral commun dans le granit, le grès et d’autres types de roches. Il est connu de la Terre, de la Lune, de Mars et de diverses météorites. Il est largement utilisé pour la datation lorsque des roches se sont formées.

Le zircon est également utile lors de la recherche de preuves de déformation par choc causée par un impact de météorite. À faible intensité de choc, le zircon se déforme par flexion du cristal. C’est comme plier une cuillère en plastique au point où elle se déforme mais ne se casse pas.

Au fur et à mesure que l’intensité du choc augmente, le zircon réagit de plusieurs manières uniques et à des pressions extrêmes, la reidite se forme.

Si les roches deviennent alors chaudes, le zircon se recristallisera. Il en résulte la formation d’un réseau de nouveaux grains imbriqués minuscules. Au-dessus de 1 700 ℃, le zircon se décompose finalement en zircone.

Le verre du désert libyen contient de nombreux grains de zircon, tous plus petits que la largeur d’un cheveu humain. Alors que la plupart ont réagi à la zircone en raison de la chaleur, environ 10% conservent des preuves d’ancienne reidite. Mais le fait est que la reidite n’est plus présente.

La reidite n’est pas stable à chaud et revient au zircon au-dessus de 1 200 ℃. Il ne se conserve que si les roches choquées ne fondent pas. Il faut donc une technique spécialisée appelée diffraction par rétrodiffusion d’électrons pour déterminer si la reidite existait autrefois dans les zircons choqués qui se chauffaient.

La clé pour trouver des preuves de l’ancienne reidite réside dans l’analyse des orientations cristallines des minuscules grains imbriqués dans le zircon retourné.

Semblable à la rotation d’un cube de Rubik, la transformation initiale en reidite se produit le long de directions spécifiques dans un cristal de zircon. Lorsque la reidite redevient du zircon, elle laisse une empreinte de son existence qui peut être détectée par analyse d’orientation.

Et nous avons trouvé l’empreinte de la reidite dans des échantillons de verre du désert libyen. Nous avons examiné les grains de zircon de sept échantillons et la preuve critique de l’orientation cristalline de l’ancienne reidite était présente dans chaque échantillon.

Un impact de météorite

La reidite est rare et n’est signalée que sur les sites d’impact de météorites. On le trouve dans les matériaux éjectés des cratères et dans les roches choquées des cratères.

Des études antérieures ont trouvé des preuves d’une ancienne reidite dans le zircon provenant de la fonte d’impact, similaires à la façon dont elle a été identifiée dans le verre du désert libyen.

Une explosion de 100 mégatonnes devrait se produire tous les 10 000 ans. Si cet événement de taille est supposé avoir provoqué la formation de verre du désert libyen, les archives géologiques ne soutiennent pas l’idée. L’empreinte digitale de reidite indique un impact de météorite comme seule option.