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Fer météorique

Le fer météorique, ou fer météoritique[alpha 1], est un métal présent dans les météorites et composé des éléments fer et nickel principalement sous forme de kamacite et de taénite. Le fer météorique est le principal constituant des météorites de fer mais est également présent dans les autres types de météorites. À l'exception de quelques gisements de fer tellurique, le fer météorique représente la seule source naturelle de fer à l'état natif à la surface de la Terre.

Fer météorique
(fer natif d'origine extraterrestre)
Catégorie I : Éléments natifs[1]
Image illustrative de l’article Fer météorique
Figures de Widmanstätten : deux formes d'alliage nickel–fer, la kamacite et la taénite.
Général
Formule chimique Fe et Ni dans des proportions variables
Identification
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Minéralogie

Le fer météorique est principalement constitué de taénite et de kamacite. La taénite est un réseau cubique faces centrées et la kamacite est un réseau cubique centré d'atomes de fer et de nickel.

Le fer météorique peut être distingué du fer tellurique par des méthodes chimiques. Le fer tellurique contient en effet moins de nickel et plus de carbone.

Présents à l'état de traces, le gallium et le germanium du fer météorique peuvent être utilisés pour différencier les différents types de météorites. Le fer météorique des sidérolithes est le même que celui du « groupe gallium-germanium » des météorites de fer[2].

Formes minérales du fer météorique
MinéralFormuleNickel (Masse-% Ni)Structure cristallineNotes & Références
AntitaéniteγLow Spin-(Ni,Fe)20-40cubique faces centréesN'est considéré comme une variété de la taénite que par l'IMA
Kamaciteα-(Fe,Ni)5-10cubique centréeMême structure que la ferrite
Taéniteγ-(Ni,Fe)20-65cubique faces centréesMême structure que l'austénite
TetrataéniteFeNi48-57tétragonale[3]

Structure

Le fer météorique peut former différentes structures observables sur des lames minces de météorites. Des figures de Widmanstätten se forment lorsque le fer météorique se refroidit et que la kamacite forme une exsolution avec la taénite en forme de lamelles[4]. La plessite est constituée de petits grains entre les lamelles des figures de Widmanstätten[5].

Intérêt historique
Pendentif de dromadaire en fer météoritique, provenant du désert égyptien[alpha 2]. L'objet aurait servi de talisman pour protéger du mauvais œil le troupeau de dromadaires de la tribu nomade des Ababdehs.

Avant que l'on ne découvre comment chauffer suffisamment le minerai de fer, le fer météorique était la seule source de fer utilisable (à l'exception de quelques gisements de fer tellurique). Le fer météorique est cependant une ressource très rare à la surface de la Terre, puisqu'en moyenne celle-ci reçoit une météorite de fer tous les cinq ou six ans[9], de plus les plus grosses ne pèsent que quelques dizaines de tonnes et sont donc rapidement épuisées. Cela explique que l'on ait retrouvé peu d'objets fabriqués avec ce matériau.

  • Le fer météorique était déjà travaillé avant le début de l'âge du fer pour fabriquer des objets rituels, des outils et des armes[10]. Les plus anciens objets fabriqués en fer météorique datent d'il y a près de 6 000 ans[9], soit plus de 2 000 ans avant le début de l'âge du fer proprement dit.
  • En Égypte ancienne, des perles en fer ont été trouvées à Gerzeh qui contenaient 7,5 % de nickel[11] - [12]. Une dague en fer météorique a été trouvée dans la tombe de Toutânkhamon[13] - [alpha 3].
  • En Anatolie antique, les autorités se réservaient le monopole du commerce du fer météorique[16].
  • Des fragments de la météorite Gibeon ont été utilisés pendant des siècles par les Namaquas en Namibie.
  • On relève aussi la fabrication de plusieurs objets en fer météorique au Tibet, comme l'homme de fer, une statue de Vaiśravaṇa[17] - [18] - [19].
  • Le fer météorique est aujourd'hui utilisé en joaillerie de luxe et dans la fabrication de couteaux, mais demeure avant tout un objet d'étude pour la science.

Utilisation par les Inuits
Une lance fabriquée avec une défense de Narval et une pointe en fer météorique de la météorite du cap York.

Même après l'invention de la métallurgie du fer, le fer météorique était parfois utilisé lorsque les sources de fer étaient rares ou que la technologie était indisponible, comme c'était le cas en particulier pour les Inuits. Ceux-ci ont utilisé des fragments de la météorite du cap York, au nord du Groenland. Ils ont ainsi collecté méticuleusement tous les fragments de fer météorique de quelques centimètres de diamètre qu'ils ont pu trouver dans la région du cap York[9] ; ils ont également récupéré des roches basaltiques à plusieurs dizaines de kilomètres de la météorite afin de pouvoir travailler les fragments de fer collectés, les roches trouvées localement étant trop fragiles pour cela. Ces fragments étaient transformés en outils de petite taille (lames de couteau, pointes de harpon...) par martelage à froid, le plus gros objet ainsi fabriqué est une pointe de lance pesant 16 grammes[9]. Cette activité de travail du fer météorique a perduré pendant plusieurs siècles, sans changement notable de technique[9]. Les Inuits faisaient également le commerce de tels outils, on en a ainsi retrouvé jusqu'à 2 400 kilomètres du cap York, sur l'île d'Ellesmere ou au sud de la Baie d'Hudson[9]. Les Inuits sont ainsi pratiquement le seul peuple amérindien à avoir fait grandement usage du fer[20] - [21].

Présence dans l'atmosphère

Le fer météorique a aussi un effet sur l'atmosphère terrestre. Lorsque des météorites traversent l'atmosphère, la partie superficielle est érodée. Cette érosion est responsable de la présence de nombreux éléments dans les couches supérieures de l'atmosphère. Lorsque le fer météorique est arraché, il peut réagir avec l'ozone O3 pour former un oxyde FeO. Cet oxyde est responsable des bandes orange dans le spectre des couches externes de l'atmosphère[22].

Dans les arts et la culture

Dans le dessin animé Avatar, le dernier maître de l'air, le sabre forgé par Sokka est en fer météoritique.

Notes et références

Notes
  1. Les deux expressions fer météorique (fer tombé du ciel) et fer météoritique (fer des météorites) sont utilisées concurremment, mais l'adjectif météorique est aujourd'hui utilisé plutôt à propos des phénomènes météorologiques (voir sur le wiktionnaire 'météorique' et 'météoritique', voir aussi la « banque de données terminologiques et linguistiques du gouvernement du Canada »).
  2. Ce pendentif, connu sous le nom de Qarabawi’s Charm (« amulette de Qarabawi »), a été vendu au musée géologique d'Égypte (en) par le bédouin égyptien Abdullah Qarabawi (qui le tenait de son grand-père, lequel aurait trouvé le métal et l'aurait fait forger en pendentif), puis acquis par la Smithsonian Institution en 1974[6]. L'analyse chimique du métal[7] indique qu'il provient probablement de la météorite Wabar[8], dont le cratère d'impact se trouve en Arabie saoudite.
  3. La nature météorique du fer constituant les perles et la dague a longtemps été sujette à débat (et dès leur découverte), et ce n'est qu'en 2016 que les teneurs en nickel et en cobalt de la dague ont pu être obtenues, en particulier grâce à l'utilisation de méthodes non destructives[14] - [15]. Ces teneurs étaient caractéristiques du fer météorique.

Références
  1. La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
  2. John F. Lovering, Nichiporuk, Walter, Chodos, Arthur et Brown, Harrison, « The distribution of gallium, germanium, cobalt, chromium, and copper in iron and stony-iron meteorites in relation to nickel content and structure », Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 11, no 4,‎ , p. 263–278 (DOI 10.1016/0016-7037(57)90099-6).
  3. Roy S. Clarke et Edward R. D. Scott, « Tetrataenite - ordered FeNi, a new mineral in meteorites », American Mineralogist, vol. 65,‎ , p. 624–630 (lire en ligne, consulté le ).
  4. J. Yang et J. I. Goldstein, « The formation of the Widmanstätten structure in meteorites », Meteoritics & Planetary Science, vol. 40, no 2,‎ (DOI 10.1111/j.1945-5100.2005.tb00378.x).
  5. J. I. Goldstein et J. R. Michael, « The formation of plessite in meteoritic metal », Meteorics & Planetary Science, vol. 41, no 4,‎ , p. 553–570 (DOI 10.1111/j.1945-5100.2006.tb00482.x).
  6. (en) Rhiannon Mayne, « Qarabawi’s Charm:looking beyond the science », Elements, vol. 12, no 1,‎ , p. 73-74 (DOI 10.2113/gselements.12.1.73, lire en ligne [PDF], consulté le ).
  7. (en) R. G. Mayne, T. Rose, C. M. Corrigan et S. E. Smith, « Qarabawi’s camel charm: an Egyptian iron meteorite », 73rd Annual Meteoritical Society Meeting,‎ , p. 5250 (lire en ligne [PDF], consulté le ).
  8. (en) « Wabar », sur Lunar and Planetary Institute (consulté le ).
  9. Iron and steel in ancient times by Vagn Fabritius Buchwald - Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskab 2005.
  10. Waldbaum, J. C. and James D. Muhly; The first archaeological appearance of iron and the transition to the iron age chapter in The coming of the age of iron, Theodore A. Wertme. ed., Yale University Press, 1980, (ISBN 978-0300024258).
  11. « Pre-Dynastic Iron Beads from Gerzeh, Egypt », ucl.ac.uk (consulté le ).
  12. Thilo Rehren, Belgya, Tamás, Jambon, Albert, Káli, György, Kasztovszky, Zsolt, Kis, Zoltán, Kovács, Imre, Maróti, Boglárka, Martinón-Torres, Marcos, Miniaci, Gianluca, Pigott, Vincent C., Radivojević, Miljana, Rosta, László, Szentmiklósi, László et Szőkefalvi-Nagy, Zoltán, « 5,000 years old Egyptian iron beads made from hammered meteoritic iron », Journal of Archaeological Science,‎ (DOI 10.1016/j.jas.2013.06.002).
  13. Judith Kingston Bjorkman, « Meteors and Meteorites in the ancient Near East », Meteoritics,‎ , p. 91–132 (DOI 10.1111/j.1945-5100.1973.tb00146.x).
  14. (en) Daniela Comelli, « The meteoritic origin of Tutankhamun's iron dagger blade », Meteoritics and planetary science,‎ (lire en ligne).
  15. (en) Elizabeth Deatrick, « Pharaoh's Iron Dagger Made from a Meteorite, Study Confirms », sur Eos: Earth & Space Science News (consulté le ).
  16. Francis Joannès, « La toute-puissante firme des marchands d'Assur », L'Histoire Collection, no 99,‎ .
  17. Der Lama mit der Hose: „Buddha from space“ ist offenbar eine Fälschung (Telepolis 13.10.2012).
  18. « Ancient Buddhist Statue Made of Meteorite, New Study Reveals », Science Daily (consulté le ).
  19. Elmar Buchner, Schmieder, Martin, Kurat, Gero, Brandstätter, Franz, Kramar, Utz, Ntaflos, Theo et Kröchert, Jörg, « Buddha from space-An ancient object of art made of a Chinga iron meteorite fragment* », Meteoritics & Planetary Science, vol. 47, no 9,‎ , p. 1491–1501 (DOI 10.1111/j.1945-5100.2012.01409.x).
  20. T. A. Rickard, « The Use of Meteoric Iron », Journal of the Royal Anthropological Institute, Royal Anthropological Institute of Great Britain and Ireland, vol. 71, nos 1/2,‎ , p. 55–66 (DOI 10.2307/2844401, JSTOR 2844401).
  21. Buchwald, V. F., « On the Use of Iron by the Eskimos in Greenland », Materials Characterization, vol. 29, no 2,‎ , p. 139-176 (DOI 10.1016/1044-5803(92)90112-U, JSTOR 2844401).
  22. W. F. J. Evans, Gattinger, R. L., Slanger, T. G., Saran, D. V., Degenstein, D. A. et Llewellyn, E. J., « Discovery of the FeO orange bands in the terrestrial night airglow spectrum obtained with OSIRIS on the Odin spacecraft », Geophysical Research Letters, vol. 37, no 22,‎ (DOI 10.1029/2010GL045310).

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