Déchiffrer les roches spatiales avec l’IA : La percée des météorites

L’intelligence artificielle (IA) transforme la façon dont nous faisons les choses, non seulement sur Terre mais aussi dans l’espace.

En étant utilisée pour des tâches allant de la navigation autonome des vaisseaux spatiaux et de l’analyse des données à l’optimisation de l’utilisation des ressources et au soutien des découvertes scientifiques, la technologie permet des missions spatiales plus efficaces, autonomes et éclairées.

Par exemple, la NASA explore le pouvoir de l’IA depuis de nombreuses années. Des rovers autonomes sur Mars aux initiatives renforcées par l’IA pour trouver de nouvelles exoplanètes, l’agence utilise cette technologie pour améliorer sa compréhension de l’espace.

Récemment, l’agence fédérale américaine a montré comment l’IA peut aider les vaisseaux spatiaux en orbite à collecter des données plus ciblées. L’IA a permis à un satellite de prévoir son orbite pour la première fois, de traiter et d’évaluer des images avec l’IA, et de décider où cibler un instrument, le tout en moins de deux minutes et sans intervention humaine.

« L’idée est de faire agir le vaisseau spatial comme un humain : au lieu de simplement voir les données, il réfléchit à ce que les données montrent et à la façon de réagir », a déclaré Steve Chien, un associé technique en IA au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA et investigateur principal du projet Dynamic Targeting.

Il y a quelques années, SpaceX d’Elon Musk a également lancé un satellite équipé de l’IA pour permettre au vaisseau spatial de participer à des missions dans l’espace profond.

Entre-temps, les scientifiques ont déchiffré les secrets de la météorite à l’aide de cette technologie. Cette matière particulière remet en question les règles du flux de chaleur en agissant à la fois comme un cristal et comme du verre.

Avec l’aide de l’IA, les chercheurs ont pu découvrir la capacité du minéral à maintenir une conductivité thermique constante, une percée majeure qui peut révolutionner la science des matériaux en transformant la gestion de la chaleur dans la technologie et l’industrie. Cela pourrait également aider à réduire les émissions de carbone massives dans la production d’acier.

Comment l’IA débloque les secrets des météorites

Les météoroïdes sont les éclairs de lumière que l’on voit parfois traverser le ciel.

Ces roches spatiales peuvent être aussi petites que des grains de poussière ou aussi grandes que de petits astéroïdes. La plupart d’entre elles sont des fragments de corps plus grands qui se sont brisés. Certaines proviennent d’astéroïdes, d’autres de comètes, et certaines même de la Lune, de Mars ou d’autres planètes.

On les appelle météoroïdes tant qu’ils sont dans l’espace. Une fois qu’ils pénètrent dans l’atmosphère de la Terre ou de toute autre planète et survivent au passage, on les appelle météores.

Lorsqu’ils pénètrent dans l’atmosphère, ils le font à grande vitesse, et lorsque la pression dépasse la résistance de l’objet, il se désintègre, ce qui le fait brûler et produire une lumière vive, d’où le nom « étoiles filantes ». Lorsqu’ils apparaissent particulièrement brillants, on les appelle « boules de feu ».

Ces météores peuvent sembler rares, mais selon les estimations de la NASA, environ 48,5 tonnes de matière tombent sur la Terre chaque jour.

Faisant partie de l’espace, ces roches peuvent fournir des informations précieuses sur la composition, la formation et l’histoire des astéroïdes, des planètes et de notre système solaire.

Une météorite est composée de divers matériaux, notamment de roche, de métal ou d’une combinaison des deux.

Ces météorites sont étudiées par les scientifiques avec soin à l’aide de diverses techniques telles que les observations photographiques et télescopiques, la détection radar, la microscopie, la spectroscopie, la magnétométrie et d’autres.

Récemment, l’IA est également utilisée pour comprendre les météorites spatiales en automatisant leur détection à l’aide d’images de drones, en améliorant la classification de leurs types à l’aide de l’apprentissage automatique, en identifiant les sites d’impact potentiels et en révélant même la composition des matériaux à l’intérieur des météorites.

En analysant de vastes ensembles de données et en reconnaissant des modèles que les humains pourraient manquer, l’IA améliore l’efficacité et la précision de la recherche sur les météorites, ce qui à son tour fournit des informations critiques sur les origines de la vie.

Par exemple, une recherche menée l’année dernière a découvert des preuves de l’existence d’eau liquide sur Mars il y a 742 millions d’années avec l’aide d’une météorite.

Ainsi, un astéroïde a frappé Mars il y a onze millions d’années et a envoyé des morceaux de la planète rouge dans l’espace. L’un de ces morceaux s’est écrasé sur la Terre, nous fournissant une météorite qui peut être directement rattachée à Mars.

Il a été nommé la météorite de Lafayette, et lors de l’examen, les chercheurs ont constaté qu’il avait interagi avec de l’eau alors qu’il se trouvait sur Mars. Récemment, une collaboration internationale de scientifiques a déterminé l’âge des minéraux de la météorite qui se sont formés lorsqu’il y avait de l’eau liquide.

« Nous pouvons identifier les météorites en étudiant les minéraux présents en elles et les relations entre ces minéraux à l’intérieur de la météorite ».

– Marissa Tremblay, professeure adjointe au département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes (EAPS) de l’Université Purdue

Elle a également noté que les météorites ont tendance à être plus denses que les roches de la Terre, sont magnétiques et contiennent du métal. Cependant, trouver des météorites n’est pas facile.

La chance de trouver une météorite est en fait très faible. Par conséquent, les chercheurs utilisent l’IA ainsi que des drones pour faire la découverte.

En 2022, des chercheurs de l’Université Curtin en Australie ont récupéré une météorite, qui suivait une ellipse entre les orbites de Jupiter et de Vénus, dans l’outback australien en utilisant l’apprentissage automatique et deux drones.

La technologie permet aux chasseurs de météorites d’effectuer des tâches répétitives sans perdre l’attention. En fait, les machines apprennent à gérer les faux positifs à travers la répétition.

« Le Graal de la chasse aux météorites en ce moment est un drone qui peut quadriller une zone géographique, regarder le sol et trouver des météorites avec l’IA ».

– Mike Hankey, The American Meteor Society

L’École des sciences de la Terre et des planètes de l’Université, ainsi que l’Observatoire de Paris, le Centre international de radioastronomie de recherche (ICRAR) et d’autres institutions, ont collaboré pour résoudre l’énigme des astéroïdes riches en carbone, qui, bien que communs dans l’espace, représentent moins de 5 % des météorites qui atteignent la Terre.

Cette étude, qui a résolu le mystère de longue date dans la science spatiale, a été publiée cette année. Pour cela, les scientifiques ont analysé près de 8 500 événements de météoroïdes et de météorites.

Ce que l’étude a découvert, c’est que le Soleil et l’atmosphère terrestre agissent comme des filtres géants qui détruisent les météoroïdes carbonés avant qu’ils n’atteignent le sol. De telles météorites sont importantes car elles contiennent des acides aminés, des molécules organiques et de l’eau.

Alors qu’il était déjà connu que la matière riche en carbone ne survivait pas à l’entrée atmosphérique, la recherche a montré que de nombreux météoroïdes « n’arrivent même pas jusque-là », se brisant lorsqu’ils passent à proximité du Soleil.

« Ceux qui survivent à la cuisson dans l’espace sont plus susceptibles de traverser également l’atmosphère terrestre ».

– Co-auteur Dr Hadrien Devillepoix, Centre spatial et technologique de Curtin et Institut de radioastronomie de Curtin (CIRA)

De plus, il a constaté que les météoroïdes formés par des perturbations tidales sont particulièrement fragiles et survivent rarement à l’entrée atmosphérique. Selon le Dr Patrick Shober de l’Observatoire de Paris :

« Cette découverte pourrait influencer les futures missions d’astéroïdes, les évaluations des risques d’impact et même les théories sur la façon dont la Terre a obtenu son eau et ses composés organiques pour permettre la vie à commencer ».

Entre-temps, une étude menée plus tôt cette année a utilisé l’IA pour découvrir que les « marséismes », l’une des principales forces qui façonnent la surface de la planète, sont causés par l’activité sismique des impacts de météoroïdes.

L’équipe de chercheurs de l’Université de Berne et de l’Imperial College de Londres a utilisé l’IA pour identifier de nouveaux impacts dans des dizaines de milliers d’images orbitales de données entre décembre 2018 et 2022, puis les a croisées avec des données sismiques. Cela a aidé les chercheurs à trouver 123 nouveaux cratères pour les croiser, et sur ceux-ci, 49 étaient un match potentiel avec des séismes.

Les données fraîchement extraites ont révélé que sur Mars, les impacts de météoroïdes se produisent environ deux fois plus souvent que précédemment estimé.

Ceci, selon le professeur Tom Pike de l’équipe impériale, montre « le pouvoir de regarder profondément dans plusieurs ensembles de données de Mars. Sans les données sismiques, nous n’aurions pas su où regarder pour un impact dans les images orbitales, et sans les images orbitales, nous n’aurions pas pu localiser la source de l’énergie sismique ».

L’IA a changé la donne pour les chercheurs en détectant un impact dans un seul pixel d’une caméra orbitale à basse résolution utilisée pour la surveillance météorologique quotidienne. « Le pouvoir et la vitesse de l’IA nous ont permis de trouver l’aiguille dans la botte de foin ! » a-t-il ajouté.

L’algorithme de machine qui a joué un rôle clé ici a été développé au JPL, qui peut passer au crible de vastes quantités de données, telles que des images.

L’IA confirme un hybride de cristal et de verre

Maintenant, l’étude la plus récente menée par des scientifiques de l’ingénierie de Columbia a utilisé l’IA pour faire une autre découverte remarquable. Ils ont confirmé les propriétés thermiques « hybrides » d’un minéral spatial, qui ne suit pas les règles de flux de chaleur typiques. La météorite agit à la fois comme un cristal et comme du verre.

Ceci est une percée car les propriétés de conduction de chaleur des cristaux et des verres sont complètement opposées l’une à l’autre. Les conductivités thermiques varient fortement dans les deux.

La conductivité thermique des matériaux varie de manière spectaculaire en fonction de la structure atomique. Voici comment les matériaux cristallins, vitreux et hybrides se comparent :

Ces tendances jouent un rôle clé dans une variété de technologies, notamment les systèmes de récupération de chaleur perdue, la miniaturisation et l’efficacité des appareils électroniques, et la durée de vie des boucliers thermiques pour les applications aérospatiales.

L’optimisation des performances et de la durabilité des matériaux utilisés dans ces applications nécessite une compréhension approfondie de la façon dont leur structure atomique et leur composition chimique déterminent la capacité du matériau à conduire la chaleur.

Michele Simoncelli, professeur adjoint de physique appliquée et de mathématiques appliquées à l’ingénierie de Columbia, a adopté une approche de premier principe et l’a combinée avec l’apprentissage automatique pour identifier le matériau unique aux propriétés thermiques distinctives.

Les techniques d’apprentissage automatique ont permis à l’équipe de surmonter les défis de calcul des méthodes de premier principe et de simuler les propriétés atomiques qui affectent le transport de chaleur avec une précision quantique.

Le matériau est le premier de son genre, qui a été découvert dans les météorites et identifié sur Mars.

Comprendre la physique fondamentale qui sous-tend ce comportement spécial peut faire progresser notre compréhension et nous aider à concevoir des matériaux qui gèrent la chaleur pendant des différences de température extrêmes.

Maintenant, la conduction thermique, qui est le transfert de chaleur à travers la matière stationnaire par contact physique, dépend de la structure atomique d’un matériau. Ainsi, qu’un matériau soit vitreux, avec une structure non cristalline désordonnée, ou cristallin, avec un réseau ordonné d’atomes, influence la façon dont la chaleur s’écoule au niveau quantique.

En essence, la conduction thermique augmente dans les verres avec l’augmentation de la température et diminue dans les cristaux lors du chauffage.

Afin de capturer cette tendance de conductivité thermique opposée dans les verres et les cristaux, Simoncelli, en collaboration avec Francesco Mauri de l’Université de Rome « La Sapienza » et Nicola Marzari de l’Institut fédéral suisse de technologie, a dérivé une équation unique en 2019.

Notamment, l’équation décrit le comportement intermédiaire des matériaux partiellement désordonnés. Cela inclut des matériaux utilisés dans les revêtements de barrière thermique pour les boucliers thermiques, les cellules solaires à pérovskite et les thermiques pour récupérer la chaleur perdue.

Maintenant, en utilisant la même équation, ils ont exploré la relation entre la structure atomique et la conductivité thermique dans les matériaux fabriqués à partir de dioxyde de silicium (SiO2).

Également connu sous le nom de silice, le dioxyde de silicium est un composé chimique naturel composé de silicium et d’oxygène, deux des éléments les plus abondants sur Terre. Il s’agit de l’un des principaux composants du sable.

Les chercheurs ont prédit que la forme « tridymite » de dioxyde de silicium montrerait des signes d’un matériau cristal-verre avec une conductivité thermique qui ne change pas avec la température.

La tridymite est une forme cristalline de dioxyde de silicium qui se produit principalement dans les roches volcaniques et se forme sous des conditions de haute température et de basse pression. On la trouve également dans les météorites.

Le comportement thermique inhabituel de la tridymite a incité une équipe d’expérimentateurs dirigée par Daniele Fournier, Massimiliano Marangolo et Etienne Balan de l’Université de la Sorbonne à Paris à effectuer des essais sur un échantillon de silice tridymite obtenu à partir d’une météorite qui s’est écrasée en Allemagne il y a trois cents ans.

Les expériences ont prouvé les prédictions faites par les chercheurs avec des mesures.

La tridymite météoritique a été confirmée comme ayant une structure atomique située entre le cristal ordonné et le verre désordonné. De plus, ils ont constaté que sa conductivité thermique reste constante entre 80 K et 380 K, la plage de température accessible expérimentalement.

À l’analyse plus approfondie, l’équipe a prédit que le matériau pourrait se former à partir du vieillissement thermique des briques réfractaires, qui servent de barrière thermique dans les fours pour la production d’acier.

L’acier, versatile, durable et multifonctionnel, est l’un des matériaux les plus importants de la société moderne, sous-tendant diverses industries et infrastructures. Cependant, la production d’acier est un processus intensif en carbone, avec 1 kg d’acier émettant environ 1,3 kg de CO2.

Avec près de 1 milliard de tonnes d’acier produites chaque année, cela représente une grande quantité d’émissions de CO2, au point de représenter environ 7 % des émissions de carbone aux États-Unis.

Comme l’a noté l’étude, l’efficacité et l’impact environnemental de celle-ci sont en grande partie déterminés par la façon dont la chaleur est gérée dans les fours, en particulier par la conductivité thermique des matériaux réfractaires qui peuvent résister à des températures extrêmes.

Ainsi, les matériaux dérivés de la tridymite pourraient permettre un contrôle plus efficace de la chaleur intense impliquée dans la production d’acier. Ainsi, en utilisant les résultats de l’étude, la conductivité des réfractaires peut être augmentée, ce qui réduit le temps de combustion des fours et, par conséquent, réduit l’empreinte carbone de l’industrie de l’acier.

En outre, le groupe de Simoncelli à Columbia explore l’utilisation des mêmes mécanismes qui déterminent l’écoulement de la chaleur dans les matériaux hybrides cristal-verre pour comprendre le comportement d’autres excitations dans les solides, comme les magnons porteurs de spin et les électrons porteurs de charge.

Ces concepts aident les technologies émergentes et efficaces en énergie, notamment les dispositifs spintroniques, les appareils portables et l’informatique neuromorphique.

À cette fin, l’équipe de recherche travaille sur la formulation de théories de premier principe pour prédire des observables expérimentaux, le développement de techniques de simulation d’IA pour des prédictions quantitativement précises des propriétés des matériaux et leur application pour découvrir et concevoir des matériaux pour relever les défis d’ingénierie et industriels.

Investir dans la recherche spatiale basée sur l’IA

Lorsqu’il s’agit d’exploration spatiale, la Lockheed Martin Corporation (LMT ) se démarque en tant que principal contractant pour la NASA et le ministère de la Défense. La société conçoit des systèmes de satellites et des sondes planétaires basés sur l’IA pour soutenir des missions telles que l’exploration de Mars.

La société aérospatiale et de défense mondiale a une capitalisation boursière de 101,23 milliards de dollars, avec ses actions actuellement cotées à 433,60 dollars, en baisse de 11 % sur l’année. Elle a un BPA (TTM) de 23,15 et un ratio cours/bénéfice (TTM) de 18,73. Lockheed verse un rendement de dividende de 3,04 %.

Lockheed Martin Corporation (LMT )

La semaine dernière, la société a annoncé son nouveau satellite de détection de missiles plus capable et plus résistant. Lors des tests, le satellite Next-Gen OPIR GEO a prouvé sa capacité à fonctionner et à résister aux températures extrêmes et aux conditions de vibration violentes.

Pour le deuxième trimestre 2025, elle a rapporté des ventes de 18,2 milliards de dollars, en augmentation par rapport aux 18,1 milliards de dollars du même trimestre l’année précédente. Ses bénéfices nets pour le trimestre étaient de 342 millions de dollars, ou 1,46 dollar par action. La société a également déclaré 1,6 milliard de dollars de pertes de programme et 169 millions de dollars de autres charges.

Ceci, selon Reuters, provenait de « difficultés avec un programme classifié dans son activité Aéronautique et des programmes d’hélicoptères internationaux dans son unité Sikorsky ».

Pendant cette période, le flux de trésorerie d’exploitation était de 201 millions de dollars, une baisse massive par rapport à 1,9 milliard de dollars au deuxième trimestre 2024. Le flux de trésorerie disponible était de (150) millions de dollars, contre 1,5 milliard de dollars au même trimestre l’année précédente. Lockheed a également redistribué 1,3 milliard de dollars aux actionnaires sous forme de dividendes et de rachats d’actions.

Son PDG, Jim Taiclet, a noté que les clients américains et alliés « nous demandent de renforcer et d’accélérer de nombreux programmes clés », notamment la Force spatiale américaine commandant des satellites GPS IIIF supplémentaires. Il a ajouté :

« Dans le même temps, notre processus de révision de programme en cours a identifié de nouveaux développements qui nous ont amenés à réévaluer la position financière d’un ensemble de programmes majeurs hérités. Par conséquent, nous prenons un certain nombre de charges ce trimestre pour répondre à ces nouveaux risques identifiés ».

Dernières actualités et développements sur Lockheed Martin Corporation (LMT)

Conclusion

La magie de l’IA s’étend au-delà des frontières de la Terre pour atteindre les profondeurs de l’espace, nous aidant à découvrir des modèles cachés dans les roches spatiales, des marséismes aux comportements thermiques exotiques. Avec ces découvertes, l’IA accélère les découvertes qui transformeront notre compréhension de l’univers ainsi que l’avenir des matériaux.

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Références :

1. Tremblay, M.M., Mark, D.F., Barfod, D.N., Cohen, B.E., Ickert, R.B., Lee, M.R., Tomkinson, T., & Smith, C.L. Dating recent aqueous activity on Mars. Geochemical Perspectives Letters, 32, publié le 6 novembre 2024. https://doi.org/10.7185/geochemlet.2443
2. Shober, P.M., Devillepoix, H.A.R., Vaubaillon, J., et al. Perihelion history and atmospheric survival as primary drivers of the Earth’s meteorite record. Nature Astronomy, 9, 799–812 (juin 2025). https://doi.org/10.1038/s41550-025-02526-6
3. Charalambous, C., Pike, W.T., Fernando, B., Wójcicka, N., Kim, D., Froment, M., Lognonné, P., Woodley, S., Ojha, L., Bickel, V.T., McNeil, J., Collins, G.S., Daubar, I.J., Horleston, A., & Banerdt, B. New impacts on Mars: Unraveling seismic propagation paths through a Cerberus Fossae impact detection. Geophysical Research Letters, publié pour la première fois le 3 février 2025. https://doi.org/10.1029/2024GL110159
4. Simoncelli, M., Fournier, D., Marangolo, M., Balan, E., Béneut, K., Baptiste, B., Doisneau, B., Marzari, N., & Mauri, F. Temperature-invariant crystal–glass heat conduction: From meteorites to refractories. Proceedings of the National Academy of Sciences, 122(28), e2422763122 (11 juillet 2025). https://doi.org/10.1073/pnas.2422763122