Astronomie

Les astéroïdes Bénou et Ryugu, deux amas de gravats dans l’espace

Des équipes japonaises et américaines publient les premiers résultats jamais obtenus sur des astéroïdes carbonés, issus de matériaux qui ont composé les planètes il y a un peu plus de 4,5 milliards d’années

Cela s’appelle une rafale éditoriale. Le mardi 19 mars, les équipes de deux missions spatiales – la japonaise Hayabusa-2, qui ausculte l’astéroïde Ryugu depuis juin 2018, et l’américaine Osiris-Rex, qui en fait autant avec l’astéroïde Bénou depuis décembre 2018 – ont publié les premiers résultats sur ces deux petits corps dans un total de dix études.

Trois sont consacrées à Ryugu et paraissent dans Science et les sept autres décrivent Bénou dans Nature et trois de ses «revues filles», Nature Astronomy, Nature Geoscience et Nature Communications.

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Des indices sur la naissance et l’évolution du système solaire

Dix études simultanées dans quelques-uns des plus grands journaux scientifiques mondiaux, l’affaire n’est pas si courante. Pour Patrick Michel, directeur de recherche CNRS à l’Observatoire de la Côte d’Azur et qui a le privilège d’appartenir aux équipes des deux missions, cette rafale se justifie: «Ce sont les premiers résultats jamais obtenus in situ sur des astéroïdes carbonés», explique-t-il.

Les astronomes font la cour à ces objets parce qu’ils sont les restants des matériaux qui ont composé les planètes il y a un peu plus de 4,5 milliards d’années. Les auteurs de l’étude de Science consacrée à la surface de Bénou soulignent par ailleurs que ces astéroïdes sont représentatifs des objets qui ont pu apporter à la Terre primitive de l’eau et des molécules favorables à l’apparition de la vie. Les informations que l’on peut en tirer constituent donc autant d’indices sur la naissance et l’évolution du système solaire.

Sphère et bourrelet

A la lecture de ces articles, la similarité des résultats saute aux yeux: si l’on met de côté la différence de taille – moins de 500 mètres de diamètre pour Bénou, environ le double pour Ryugu –, «ces deux astéroïdes se ressemblent vraiment beaucoup, confirme Patrick Michel. Ils ont une forme à peu près identique, globalement sphérique avec un bourrelet à l’équateur. Tous les deux sont très sombres et très peu denses. Autre point marquant, beaucoup de rochers sont présents à leur surface.»

Si l’on veut trouver une différence – légère – entre les deux corps, on doit la chercher dans la composition de leurs roches car, selon les analyses spectroscopiques qu’ont menées Hayabusa-2 et Osiris-Rex, Ryugu compte moins d’éléments hydratés que son comparse. Deux explications possibles à cela, selon Patrick Michel: «Ou bien Ryugu a vu moins d’eau, ou bien il a été plus chauffé au cours de son histoire, ce qui l’a déshydraté.»

Amas de gravats

La principale caractéristique de Ryugu et de Bénou tient à leur structure. Pour schématiser, il s’agit d’amas de gravats. Pour comprendre cet état de fait, il faut remonter à la genèse de ces deux corps, il faut se transporter dans le passé et dans la ceinture principale d’astéroïdes située entre Mars et Jupiter, il faut imaginer des collisions qui font littéralement exploser des astéroïdes.

Une partie des débris finissent par se réaccumuler. Cela donne des agrégats de roches liées par la gravité et entre lesquelles se trouve beaucoup de vide, ce qui explique la faible densité de Ryugu et de Bénou. «Il y a entre 40 et 60% de porosité, précise Patrick Michel, mais on ne connaît pas la taille des vides car, en l’absence de radar sur les sondes, on n’a aucune mesure directe de l’intérieur des astéroïdes.»

Etudier la corrélation entre la taille d'un projectile et celle de son cratère

Autre inconnue qui embarrasse les chercheurs: l’âge de ces astéroïdes recomposés, qui doit aider à mieux les comprendre. S’ils ont sans doute été expulsés de la ceinture principale il y a seulement quelques millions ou dizaines de millions d’années, on ne sait rien de leur passé plus lointain. D’ordinaire, les astronomes remontent le temps en étudiant les cratères présents sur les astres: si l’on observe beaucoup de grands cratères d’impact, qui ont moins de chances de se produire que les petits car les collisions avec de gros objets sont statistiquement plus rares, cela signifie que la surface est ancienne.

Mais, avec une structure très poreuse, rien ne dit qu’un petit projectile n’est pas capable de créer de grands cratères, ce qui fausserait les estimations d’âge. La solution de l’énigme sera peut-être apportée par Hayabusa-2 à l’occasion d’une expérience spectaculaire. Début avril, la sonde japonaise expédiera sur Ryugu un projectile de 2 kilos à une vitesse de 7200 km/h. «On pourra ainsi mesurer la taille du cratère en fonction de conditions initiales que l’on connaît parfaitement, souligne Patrick Michel, et voir quelle corrélation il existe entre la taille du projectile et celle du cratère.»

Souffler de l’azote

A la suite de cette expérience, Hayabusa-2, qui a déjà effectué un prélèvement d’échantillons le 22 février, redescendra vers le trou qu’elle aura créé pour tenter de collecter du matériel mis au jour lors de l’impact.

Pendant ce temps, l’équipe d’Osiris-Rex choisira le site où, en juillet 2020, elle ira ramasser des fragments de Bénou. Sa méthode de prélèvement diffère de celle retenue par les Japonais. Alors que Hayabusa-2 tire une sorte de balle de fusil dans le sol de Ryugu pour en faire jaillir des particules, Osiris-Rex souffle de l’azote pour soulever de la poussière, voire des petits graviers (la gravité est très faible sur ces astéroïdes). L’ennui, comme le signalent les études publiées ce 19 mars, c’est que la surface de Bénou ressemble plus à un chaos de rochers qu’à une plage de sable fin. Très peu de zones sont «propres» et dégagées. Il faudra donc être très précis pour aller y récolter des échantillons.

Heureusement, les Américains bénéficieront du retour d’expérience de Hayabusa-2. Les missions ont beau être concurrentes, la collaboration prend le pas sur la compétition quand les avancées scientifiques sont en jeu.

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