Décoder les roches spatiales avec l’IA : la percée des météorites

L’intelligence artificielle (IA) transforme notre façon de faire les choses, non seulement sur Terre mais aussi dans l’espace.

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

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

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

« L’idée est de faire en sorte que le vaisseau spatial se comporte davantage comme un humain : au lieu de simplement voir les données, il réfléchit à ce que les données montrent et comment y répondre, » a déclaré Steve Chien, chercheur technique en IA au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA et chercheur principal du projet Dynamic Targeting.

Il y a quelques années, SpaceX d’Elon Musk a également lancé un satellite équipé d’IA pour permettre à l’engin spatial de participer à des missions interstellaires.

Dans ce contexte, des scientifiques ont percé les secrets de la météorite grâce à cette technologie. Ce matériau particulier défie les règles du flux thermique en se comportant à la fois comme un cristal et comme du verre.

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

Comment l’IA révèle 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 sont des fragments de corps plus grands qui se sont brisés. Certains proviennent d’astéroïdes, d’autres de comètes, et quelques-uns même de la Lune, de Mars ou d’autres planètes.

Ces sont appelés des météoroïdes tant qu’ils sont encore dans l’espace. Une fois qu’ils pénètrent dans l’atmosphère de la Terre ou de toute autre planète et survivent au passage, ils sont appelés 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 flamme brillante, d’où le nom de « étoiles filantes ». Lorsqu’elles apparaissent particulièrement brillantes, on les appelle « boules de feu ».

Ces météores peuvent sembler rares, mais selon les estimations de la NASA, environ 48,5 tonnes de ce type de matériau tombent sur 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, incluant de la roche, du métal, ou une combinaison des deux.

Ces météorites sont étudiées par les scientifiques en détail 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 grâce à l’apprentissage automatique, en identifiant les sites d’impact potentiels, et même en révélant la composition des matériaux à l’intérieur des météorites. 

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

Par exemple, recherche¹ de la fin de l’année dernière a trouvé des preuves 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 fragments de la planète rouge à travers l’espace. L’un de ces fragments s’est écrasé sur Terre, nous fournissant une météorite qui peut être directement attribuée à Mars. 

Elle a été nommée la météorite Lafayette, et lors de l’investigation, les chercheurs ont découvert qu’elle avait interagi avec de l’eau 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 quels minéraux sont présents en elles et les relations entre ces minéraux à l’intérieur de la météorite. »

– Auteur principal Marissa Tremblay, professeure assistante au Département des Sciences de la Terre, de l’Atmosphère et Planétaires (EAPS) à l’Université Purdue

Elle a en outre noté que les météorites ont tendance à être plus denses que les roches terrestres, sont magnétiques et contiennent du métal. Cependant, trouver des météorites n’est pas si facile. 

La chance de trouver une est en réalité très faible. En conséquence, les chercheurs utilisent l’IA avec 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 Vénus, dans l’arrière-pays australien isolé, en utilisant l’apprentissage automatique et deux drones.

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

« Le Saint Graal de la chasse aux météorites aujourd’hui 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, avec l’Observatoire de Paris, le Centre International de Recherche en Radioastronomie (ICRAR) et d’autres institutions, ont collaboré pour résoudre le puzzle des astéroïdes riches en carbone, qui, bien que courants dans l’espace, représentent moins de 5 % des météorites qui atteignent la Terre.

Cette étude², qui a démêlé le mystère de longue date en 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 d’énormes filtres qui détruisent les météoroïdes carbonés avant qu’ils n’atteignent le sol. Ces météorites sont importantes car elles contiennent des acides aminés, des molécules organiques et de l’eau.

Alors que il était déjà connu que le matériau riche en carbone ne survit pas à l’entrée atmosphérique, la recherche a montré que de nombreux météoroïdes « n’arrivent même pas aussi loin », se fragmentant lorsqu’ils passent près 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, du Centre de Science et Technologie Spatiales de Curtin et de l’Institut de Radioastronomie de Curtin (CIRA)

De plus, il a constaté que les météoroïdes formés par des disruptions tidales sont particulièrement fragiles et survivent presque jamais 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 l’apparition de la vie. »

Parallèlement, une étude³ plus tôt cette année a utilisé l’IA pour découvrir que les « marsquakes », l’une des principales forces modelant 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 London a exploité l’IA pour identifier de nouveaux impacts dans des dizaines de milliers d’images orbitales entre décembre 2018 et 2022, puis les a recoupées avec des données sismiques. Cela a aidé les chercheurs à trouver 123 nouveaux cratères à recouper, et parmi eux, 49 correspondaient potentiellement à des secousses.

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

Cela, le professeur Tom Pike de l’équipe impériale a noté, montre « le pouvoir d’examiner en profondeur plusieurs ensembles de données de Mars. Sans les données sismiques, nous n’aurions pas su où chercher 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 basse résolution qui est utilisée pour la surveillance quotidienne de la météo. « La puissance et la rapidité de l’IA signifient que nous avons pu trouver l’aiguille proverbial dans la botte de foin ! », a-t-il ajouté.

L’algorithme machine qui a joué un rôle clé ici a été développé au JPL, capable de filtrer d’énormes quantités de données, comme des images. 

L’IA confirme l’hybride cristal-verre

Maintenant, le dernière étude⁴ par des scientifiques de Columbia Engineering a utilisé l’IA pour faire une autre découverte merveilleuse. Ils ont confirmé les propriétés thermiques « hybrides » d’un minéral spatial, qui ne suit pas les règles typiques du flux thermique. La météorite agit à la fois comme un cristal et comme du verre. 

Ceci est une percée parce que les propriétés de conduction thermique des cristaux et des verres sont complètement opposées l’une à l’autre. Les conductivités thermiques varient en fait fortement dans les deux. La conductivité thermique des matériaux varie considérablement en fonction de la structure atomique. Voici comment les matériaux cristallins, vitrés et hybrides se comparent :

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

Optimiser la performance et 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, professeure assistante de physique appliquée et de mathématiques appliquées à Columbia Engineering, a adopté l’approche des premiers principes 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 computationnels des méthodes de premiers principes et de simuler les propriétés atomiques qui affectent le transport de chaleur avec une précision au niveau 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 lors de différences de température extrêmes.

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

En gros, 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 opposée de conductivité thermique dans les verres et les cristaux, Simoncelli, en collaboration avec Francesco Mauri de l’Université Sapienza de Rome et Nicola Marzari de l’École polytechnique fédérale de Suisse, a dérivé une équation unique en 2019.

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

Maintenant, en utilisant cette même équation, ils ont exploré la relation entre la structure atomique et la conductivité thermique des matériaux composés de dioxyde de silicium (SiO2).

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

Les chercheurs ont prédit que la forme « tridymite » du dioxyde de silicium présenterait les caractéristiques d’un matériau cristal-verre avec une conductivité thermique qui ne varie pas avec la température. 

La tridymite est une forme cristalline à haute température du dioxyde de silicium qui se trouve principalement dans les roches volcaniques et se forme dans des conditions de haute température et basse pression. Elle est également trouvée dans les météorites.

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

Les expériences ont confirmé les prédictions des chercheurs grâce à des mesures.

Il a été confirmé que la tridymite météorique possède une structure atomique intermédiaire 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.

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

L’acier polyvalent, durable et multifonctionnel est l’un des matériaux les plus essentiels de la société moderne, soutenant diverses industries et infrastructures. Cependant, la production d’acier est un processus à forte intensité carbone, avec 1 kg d’acier émettant environ 1,3 kg de CO₂. 

Avec près d’un milliard de tonnes d’acier produites chaque année, il est responsable d’une grande partie des émissions de CO₂, à tel point qu’il représente environ 7 % des émissions de carbone aux États‑Unis.

Comme le souligne l’étude, l’efficacité et l’impact environnemental de cela sont largement déterminés par la façon dont la chaleur est gérée dans les fours, en particulier grâce à la conductivité thermique des matériaux réfractaires capables de 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, l’empreinte carbone de l’industrie sidérurgique.

En plus de tout cela, le groupe de Simoncelli à Columbia explore l’utilisation des mêmes mécanismes qui déterminent le flux de 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 à haute efficacité énergétique, notamment les dispositifs spintroniques, les appareils portables et l’informatique neuromorphique.

À cet effet, l’équipe de recherche travaille à formuler des théories de premiers principes pour prédire les observables expérimentaux, à développer des techniques de simulation IA pour des prédictions quantitativement précises des propriétés des matériaux, et à les appliquer pour découvrir et concevoir des matériaux afin de relever les défis d’ingénierie et industriels.

Investir dans la recherche spatiale en IA

En matière d’exploration spatiale, Lockheed Martin Corporation (LMT ) se distingue en tant que principal contractant de la NASA et du Département de la Défense. L’entreprise conçoit des systèmes satellites basés sur l’IA et des sondes planétaires pour soutenir des missions comme l’exploration de Mars.

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

Lockheed Martin Corporation (LMT )

Cette semaine seulement, la société a annoncé son nouveau satellite d’alerte missile, plus performant et résistant. Lors des tests, le satellite OPIR GEO de nouvelle génération a démontré sa capacité à fonctionner et à résister aux températures extrêmes et aux conditions de vibrations violentes.

Pour le deuxième trimestre 2025, elle a déclaré des ventes de 18,2 milliards de dollars, en hausse par rapport à 18,1 milliards de dollars au même trimestre l’année précédente. Son bénéfice net pour le trimestre était de 342 millions de dollars, soit 1,46 $ par action. La société a également déclaré 1,6 milliard de dollars de pertes de programmes et 169 millions de dollars d’autres charges. Cela, selon Reuters, provenait de des difficultés avec un programme classifié dans son secteur Aéronautique et des programmes d’hélicoptères internationaux dans son unité Sikorsky.

Pendant cette période, la trésorerie provenant des opérations était de 201 millions de dollars, une chute massive par rapport à 1,9 milliard de dollars au 2T24. Par ailleurs, 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 retourné 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 d’élever et d’accélérer de nombreux programmes clés », y compris la Force spatiale américaine qui commande des satellites GPS IIIF supplémentaires. Il a ajouté :

« En même temps, notre processus d’examen continu des programmes a identifié de nouveaux développements qui nous ont amenés à réévaluer la situation financière d’un ensemble de programmes hérités majeurs. En conséquence, nous prenons un certain nombre de charges ce trimestre pour faire face à ces risques nouvellement identifiés. »

Dernières nouvelles et développements des actions de Lockheed Martin Corporation (LMT) Stock News and Developments

Conclusion

La magie de l’IA dépasse les frontières de la Terre pour atteindre les profondeurs de l’espace, nous aidant à découvrir des motifs cachés dans les roches spatiales, des marsquakes 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. Histoire du périhélie et survie atmosphérique comme principaux moteurs du registre des météorites terrestres. 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. Nouveaux impacts sur Mars : déchiffrer les chemins de propagation sismique grâce à la détection d’impact de Cerberus Fossae. Geophysical Research Letters, publié 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. Conduction thermique cristal–verre invariante à la température : des météorites aux réfractaires. Proceedings of the National Academy of Sciences, 122(28), e2422763122 (11 juillet 2025). https://doi.org/10.1073/pnas.2422763122