Pendant des siècles, l'humanité s'est contentée de les appeler « étoiles filantes » et de passer à autre chose. Mais les scientifiques ont désormais examiné de plus près ce qui se passe lorsque des roches spatiales plongent dans l'atmosphère terrestre et — surtout — survivent au voyage. Après avoir examiné des vidéos et des photographies de 75 chutes de météorites, les chercheurs ont identifié sept étapes distinctes décrivant comment ces objets se transforment en météorites. L'analyse, publiée dans Meteoritics & Planetary Science, révèle que la fusion et la fragmentation jouent un rôle bien plus important qu'on ne le croyait dans la détermination de la quantité de matière qu'une roche perd, de la rapidité avec laquelle elle ralentit et de l'endroit où ses fragments finissent par atterrir.

« Nous pensions autrefois que les roches solides s'évaporeraient sous l'effet de la chaleur énorme et de la lumière éclatante générées par la collision atmosphérique », a déclaré l'astronome des météores et auteur principal, le Dr Peter Jenniskens de l'Institut SETI et du Centre de recherche Ames de la NASA. « Nous avons découvert qu'au contraire, c'est d'abord la fusion, puis la fragmentation, qui contrôlent la perte de masse d'une roche. » En d'autres termes, la notion romantique d'une roche qui se consume simplement est remplacée par un drame plus violent, en plusieurs actes.

Le voyage commence à la phase 1, bien au-dessus de la Terre, où l'atmosphère devient suffisamment dense pour que la roche entrante génère une onde de choc devant elle. Lorsque la roche entre en collision avec les molécules d'air, sa surface et le gaz environnant s'échauffent et commencent à briller, produisant la traînée lumineuse communément appelée météore ou « étoile filante ». Pendant la phase 2, le météore pénètre dans un air de plus en plus dense, ce qui intensifie sa luminosité. Certains météores présentent également des variations répétées de luminosité, ce qui peut révéler la vitesse à laquelle ils tournent. Parmi les objets les plus rapides examinés, une rotation complète durait entre 0,5 et 5 secondes — une rotation vertigineuse pour une roche.

À la phase 3, le météore est devenu beaucoup plus brillant, se transformant en boule de feu. À ce stade, la fusion devient le principal processus responsable de l'élimination de matière de la roche. Le flux d'air intense arrache la matière fondue de sa surface, produisant des gouttelettes qui continuent de s'évaporer après s'être séparées du corps principal. « En laboratoire, nous ne pouvons pas générer la quantité de rayonnement qui se produit lors d'une entrée atmosphérique naturelle à ces vitesses », a déclaré Eric Stern, anciennement au Centre Ames de la NASA et aujourd'hui scientifique en chef chez Hyperspace Technologies, Inc. « La roche pourrait au contraire se fragmenter et s'éroder agressivement, mais alors nous ne nous attendrions pas à la systématique observée dans la façon dont les boules de feu s'illuminent. » Traduction : le laboratoire ne peut pas tout à fait reproduire le cosmos, mais les boules de feu se comportent selon le scénario.

La boule de feu entre dans la phase 4 à une altitude d'environ 60 kilomètres (environ 40 miles), lorsque la fusion atteint un équilibre relativement stable. Durant cette étape, la luminosité de la boule de feu reste soit presque constante, soit augmente à un rythme régulier. Selon les chercheurs, la fusion seule peut finalement éliminer jusqu'à 40 pour cent de la masse de la roche d'origine — un régime amaigrissant considérable pour une roche spatiale.

Alors que la boule de feu descend dans les couches plus denses de l'atmosphère, la pression atmosphérique croissante commence à fracturer la roche. Cela marque le début de la phase 5, lorsque des morceaux se séparent du corps principal et peuvent produire des éclats de lumière répétés. Une découverte particulièrement surprenante fut la précocité de cette fragmentation. Les chercheurs ont constaté que les roches peuvent commencer à se fragmenter lorsque la pression atmosphérique agissant sur leurs surfaces frontales n'atteint qu'environ un cinquième de la résistance mesurée dans les météorites récupérées sur Terre. Ils suggèrent que le chauffage lors de l'entrée atmosphérique, ainsi que les fissures laissées par des collisions antérieures dans l'espace, pourraient affaiblir suffisamment les roches pour expliquer ce comportement inattendu. C'est durant cette étape que la roche restante commence à rétrécir rapidement et subit une décélération substantielle. Plus elle se fragmente, plus elle perd de la vitesse. « Nous avons pu relier ce ralentissement dû à la fragmentation aux descriptions mathématiques précédentes basées sur l'ablation », a déclaré le co-auteur Stu Pilorz de l'Institut SETI.

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