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La météorite de Chelyabinsk livre ses secrets


Une étude internationale, à laquelle des chercheurs du Département analyse, surveillance, environnement (DASE) du CEA ont participé, a permis d’évaluer l’énergie totale libérée par la désintégration, en février 2013, de la météorite de Chelyabinsk au-dessus des montagnes de l’Oural, en Russie. Cet événement est le plus puissant jamais enregistré. Et les mesures effectuées par les scientifiques ont montré l’incertitude des modèles classiques estimant les dégâts occasionnés par l’onde de choc de l’explosion. La réalisation, à l’échelle du globe, de cette étude permet également d’extraire la signature acoustique d’une source explosive en altitude, d’améliorer les méthodes de détection et de discrimination d’évènements d’intérêt dans le cadre de la surveillance du TICE[1].

Ces résultats sont publiés le 6 novembre dans la revue Nature.
Publié le 7 novembre 2013

Le 15 février 2013, une météorite s’est désintégrée au-dessus des montagnes de l’Oural à 1500 km à l’est de Moscou. L’onde de choc de l’explosion a fait près de 1500 blessés et occasionné de nombreux dégâts sur une vaste région localisée autour de la ville de Chelyabinsk. Les dégâts matériels (bris de vitre, effondrement de bâtiments) ont été constatés dans un rayon de plusieurs dizaines de kilomètres. L’entrée dans l’atmosphère de la météorite a été accompagnée d’une dizaine d’explosions associées à la désintégration de nombreux fragments provenant de l’objet extraterrestre. Bien que la plupart des fragments se soient consumés dans l’atmosphère, des cratères d’impacts de plusieurs mètres de diamètre ont été découverts. Une équipe de scientifiques russes a d’ailleurs récemment repêché dans le lac de Chelyabinsk un gigantesque fragment de la météorite.

Une étude internationale, publiée dans la revue Nature et à laquelle des chercheurs du Département analyse, surveillance, environnement (DASE) du CEA ont participé, a notamment permis d’évaluer l’énergie totale libérée par la désintégration du météore dans l’atmosphère et de déterminer certaines des caractéristiques physiques d’un tel événement à l’échelle du globe. D’après la NASA, un des organismes pilote de l’étude, l’objet provenant de la ceinture d’astéroïdes, mesurait 17 mètres et pesait environ 10 mille tonnes. Cet événement est le plus puissant jamais enregistré par le réseau du Système International de Surveillance (SSI) de l’Organisation du Traité d’Interdiction Complet des Essais nucléaires (OTICE). Les ondes acoustiques générées par l’explosion ont été détectées à l’échelle du globe par 20 stations infrasons du SSI, certaines d’entre elles ayant enregistré plusieurs passages, dont des arrivées antipodales. De telles arrivées n’ont pas été observées depuis la dernière éruption majeure du Mont Saint Helens en 1980.

L’énergie totale libérée a été estimée avec les relations empiriques établies à partir des campagnes de mesures d’explosions nucléaires. Elle correspond à la charge d’une explosion en équivalent TNT qui produirait les mêmes effets que l’onde de choc induite par la pénétration de la météorite dans l’atmosphère. Ces relations utilisent les mesures d’amplitude ou de période des signaux infrasons. L’application de ces formules conduit à une énergie moyenne de 460 kilotonnes, équivalente à environ trente fois la bombe d’Hiroshima[2]. De tels évènements, exceptionnels par les grandes distances de propagation, sont observés en moyenne tous les siècles. A titre de comparaison, la période de retour de météorites de 10 mégatonnes, comme celle de Tunguska en Russie (1908), est d’un millénaire. L’analyse détaillée des observations issues de différentes techniques complémentaires a aussi montré l’incertitude des modèles estimant les dégâts occasionnés par l’onde de choc de l’explosion [1]. Ces modèles surestiment les effets de la désintégration, sans doute en raison du manque de contraintes observationnelles et des effets complexes de propagation dans un milieu inhomogène.

[1] Traité d’Interdiction Complet des Essais nucléaires

[2] Le Pichon, A., L. Ceranna, C. Pilger, P. Mialle, D. Brown, P. Herry, and N. Brachet (2013), 2013 Russian Fireball largest ever detected by CTBTO infrasound sensors, Geophys. Res. Lett., DOI: 10.1002/grl.50619.
Les mesures obtenues sont d’une grande utilité notamment quand les évènements se produisent de jour ou dans des régions peu instrumentées, comme au-dessus des océans, en absence d’autres techniques d’observation plus classiques (radars, télescopes, caméras, satellites). L’analyse détaillée de tels évènements d’origine naturelle, enregistrés à l’échelle du globe, permet par ailleurs d’extraire la signature acoustique d’une source explosive en altitude, d’améliorer les méthodes de détection et de discrimination d’évènements d’intérêt dans le cadre de la surveillance du TICE.

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