astrophysique

La planète Cérès, un caillou carbone

La plus petite planète naine du système solaire cache bien son jeu: elle contiendrait du carbone en grande quantité, ce qui soulève de nouvelles questions sur l’origine de la matière organique et l’apparition de la vie sur notre planète

Quelque part entre les orbites de Mars et de Jupiter se situe la ceinture d’astéroïdes. Une région du système solaire où l’on trouve plusieurs centaines de milliers d’objets de toutes tailles, mais parmi eux, un en particulier a attiré l’attention des astronomes: Cérès. Un astéroïde sphérique, d’un peu moins de 1000 kilomètres de diamètre et qui est classifié, comme Pluton, en tant que planète naine.

Depuis sa découverte en 1801, Cérès est restée bien mystérieuse. Mais en 2015, la sonde américaine Dawn a permis de faire quelques découvertes significatives qui ont, comme souvent, soulevé encore plus de questions.

A l’aide de son spectromètre VIR, un appareil qui déduit la composition de la matière à partir de son spectre lumineux, Dawn révéla que Cérès portait sur sa surface des taches claires et brillantes qui seraient faites de carbonate de sodium – donc de sel – mais aussi de phyllosilicates, argiles formées par interaction avec… de l’eau liquide. Il y aurait donc eu une activité chimique intense sur cette petite planète, fait rare aussi loin dans le système solaire.

20% de la surface

Une étude parue le 10 décembre dans la revue Nature Astronomy révèle encore des secrets de Cérès. Simone Marchi de l’Université de Boulder et son équipe ont simulé la signature spectrale de la surface de Cérès, à partir des composés mesurés par VIR, et ont essayé d’en déduire les composés qui restaient inconnus. Résultat, 20% de la surface de Cérès serait composée de carbone, élément clé de la matière organique.

«Nous avons combiné des éléments de plusieurs instruments, explique l’astronome. D’abord de la spectroscopie infrarouge pour évaluer la composition minéralogique de la planète. Puis la spectroscopie nucléaire afin d’identifier l’abondance de quelques éléments clés comme le fer. Partant de là, notre modèle nous a montré que ce qui correspondait le mieux aux données mesurées, c’était la présence de carbone amorphe, qui est une forme dégradée de matière organique.»

Conclusions partagées

Il s’agit donc d’une observation indirecte établie sur la base d’un modèle: les chercheurs n’ont pas «vu» le carbone, remarque l’astrophysicien du Centre national français d’études spatiales Francis Rocard: «Il faut rester prudent avec ces résultats. Leurs estimations sont peut-être vraies, mais cela représenterait beaucoup de carbone pour un astéroïde, on est quasiment au taux atteint par les comètes.»

Des conclusions en partie partagées par l’un des auteurs, Vassilissa Vinogradoff, chimiste à l’Université Aix-Marseille: «Le carbone est un agent qui assombrit le spectre lumineux. Pour identifier sa part exacte, il faut faire un jeu de proportion avec des minéraux également assombrissants comme la magnétite qu’on trouve sur Cérès. Il se pourrait donc qu’il y ait moins de carbone et plus d’un autre agent assombrissant. Mais les signatures spectrales très intenses de carbone observées par VIR autour du cratère Ernutet nous laissent tout de même penser qu’on est face à un corps particulièrement riche en carbone.»

La possibilité d’une comète

Si Cérès contient bien 20% de carbone, cela signifie qu’elle s’est formée loin du Soleil, au-delà de Neptune, avant de migrer et de se stabiliser dans la ceinture d’astéroïdes. Du jamais vu pour un objet aussi gros. «Les indices à notre disposition, notamment sa composition riche en carbone et en glace, suggèrent que Cérès aurait pu être une comète à l’origine», précise Vassilissa Vinogradoff.

Par ailleurs, la présence d’argiles hydratées soulève la question de la présence d’eau liquide et de composés organiques qui auraient pu en découler. Mais matière organique ne signifie pas forcément «vie»: il faut pour cela des conditions précises encore mal connues. Sur Cérès, dépourvue d’atmosphère et si éloignée du Soleil, cela semble peu probable.

Une découverte qui reste enthousiasmante pour Simone Marchi, pour qui il existe des points communs dans les processus à l’œuvre sur Cérès et sur Terre. «Cérès peut nous en apprendre beaucoup sur l’évolution chimique qui a eu lieu dans les jeunes années de notre système solaire. Mais aussi sur la distribution des éléments organiques à travers les différentes planètes, et plus particulièrement sur la Terre.»

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