Beaucoup de planétésimaux accrétés de façon précoce ont été sujet à la différenciation métal-silicates. Cette étape est responsable de la séparation du métal et des silicates et peut permettre la formation d'un noyau métallique. Cette thèse s'intéresse aux processus physiques moteurs de la différenciation et à leurs conséquences sur les objets retrouvés dans les collections de météorites. Afin de construire des modèles les plus pertinents possibles, une approche couplée entre pétrologie expérimentale et modélisation a été menée. Un système expérimental représentatif d'objets naturels en cours de différenciation a été constitué et analysé par des techniques électroniques et de microtomographie 3D à rayons X. Le processus principal de différenciation métal-silicates est la percolation d'un réseau métallique interconnecté. L'extraction d'une certaine quantité de liquide silicaté est nécessaire pour la formation d'un tel réseau. La différenciation est restée partielle dans les achondrites primitives à cause d'une accrétion tardive et de faibles tailles de grains des silicates qui n'ont pas permis une fusion totale du système métallique, ni l'extraction efficace des liquides. Les planétésimaux accrétés plus tôt et qui ont eu un océan de magma ont pu se différencier totalement. Les modèles suggèrent qu'une fraction importante de silicates ne fond pas (correspondant au seuil rhéologique), ce qui empêche les particules de métal de sédimenter. Lors de la fin de vie de l'océan de magma, la compaction et l'extraction efficace des liquides permettent la différenciation et la formation des pallasites, achondrites et sidérites. |
Many early-accreted small bodies were subject to metal-silicate differentiation. This step caused the metal and silicate to separate and may have allowed the formation of a metallic core. This PhD focused on understanding the physical processes that drove this differentiation and their consequences on the materials found in the meteoritic record. In order to provide the most plausible models, a joint experimental and modeling approach was used. The three-phase experimental system was designed to be representative of natural samples undergoing differentiation and analyzed using computed 3D X-ray microtomography and electronic techniques. Metal-silicate differentiation mostly occurs though the percolation of an interconnected metallic network. However, a significant extraction of the silicate melt is required to allow the formation of such network. Differentiation remained partial in primitive achondrites due to a late accretion and low silicate grain sizes that did not allow complete melting of the metallic phases or efficient melt extraction. Complete differentiation occurs for bodies accreted earlier that underwent magma oceans. Models suggest that a significant fraction of the silicates does not melt (corresponding to the rheological threshold), preventing the metal particles from settling. At the end of life of the magma ocean, compaction and efficient extraction of the melts fosters differentiation and the formation of achondrites (pallasites, stony and iron meteorites). |