Le mystère des éjections de particules de l'astéroïde Bennu élucidé ?

Depuis sa mise en orbite autour de l'astéroïde Bennu, la sonde Osiris-Rex a observé de mystérieuses gerbes de particules que la Nasa n'avait pas anticipées. On commence à comprendre les origines possibles de ces énigmatiques éjections de matière.

Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security - Regolith Explorer -- en abrégé Osiris-Rex -- est la première mission de retour d'échantillons d'astéroïdes de la Nasa et le choix d'un site où collecter des échantillons est imminent. Rappelons qu'Osiris-Rex est en orbite autour de l'astéroïde Bénou (ou Bennu) depuis le 31 décembre 2018. Si tout se passe bien, les échantillons que la sonde se prépare à prélever seront ramenés sur Terre au cours du mois de septembre 2023. Les cosmochimistes et les géologues planétaires pourront alors analyser une matière datant du début de l'histoire du Système. Elle devrait avoir conservé de nombreux renseignements concernant la formation des planètes et peut-être sur l'origine de la Vie sur Terre, comme l'expliquent les chercheurs dans la vidéo ci-dessous.

En effet, Bénou est un astéroïde de type B donc carboné. Il fait donc partie des corps les plus primitifs du Système solaire, ayant subi peu de transformation depuis sa création, il y a plus de 4,5 milliards d'années. L'étude de sa surface par spectroscopie laisse à penser que s'y trouvent des silicates anhydres, des minéraux argileux hydratés et des polymères organiques. En fait, les spectres obtenus sont similaires à ceux observés sur Terre avec des chondrites carbonées comme la célèbre météorite d'Allende ou encore celle de Murchison.

Pour quelles raisons la Nasa étudie-t-elle Bennu ? Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa

En attendant la collecte d'échantillons, des planétologues viennent de publier dans Science un article qui porte sur le curieux phénomène d'éjection de particules par Bénou et dont Futura avait déjà parlé dans le précédent article ci-dessous. Déjà le 6 janvier 2019, la sonde de la Nasa avait remarqué son occurrence, ce qui avait initialement inquiété car il pouvait y avoir des risques de collisions avec ces particules ; cela pouvait faire courir un danger pour le fonctionnement d'Osiris-Rex.

Dans un communiqué de la Nasa diffusé à l'occasion de la publication dans Science, Dante Lauretta, le chercheur en charge de la mission à l'université de l'Arizona (Tucson) explique : « Parmi les nombreuses surprises de Bénou, les éjections de particules ont éveillé notre curiosité et nous avons passé les derniers mois à enquêter sur ce mystère. C'est une excellente occasion d'élargir nos connaissances sur le comportement des astéroïdes. »

Des impacts de météorites ou de l'eau qui se vaporise ?

La sonde ne semble finalement pas courir de risques mais d'autres jets de particules ont été mis en évidence, le 19 janvier, puis le 11 février. Les origines de ces émissions sur la surface de Bénou sont diverses. Celle du 6 janvier s'est faite dans l'hémisphère sud alors que celle du 11 février s'est formée à l'équateur. Par contre, et c'est un fait intéressant, les éjections se sont toutes produites pendant l'après-midi (en temps solaire local donc pas terrestre, entre 15 h et 18 h) sur ce petit corps céleste de 500 m de diamètre faisant partie des géocroiseurs Apollon, ayant sa rotation propre sur lui- même (environ 4 h 30 en temps terrestre) et qui orbite en un peu plus d'un an autour du Soleil. Autres informations utiles pour résoudre l'énigme des mécanismes à l'origine de ces jets de matières, les particules détectées sont de taille centimétrique (parfois jusqu'à 10 cm) tout au plus, et avec des vitesses comprises entre 0,05 et 3 m/s.

Un résumé de quelques découvertes faites par Osiris-Rex avec Bennu. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa Goddard

En tenant compte de toutes ces données, les chercheurs ont donc envisagé trois hypothèses, qui ne sont nullement exclusives, pour expliquer les phénomènes observés. La première vient tout de suite à l'esprit.

En effet, l'espace interplanétaire est constamment parcouru par d'autres petits corps célestes qui, sur Terre, vont apparaître comme des météorites. Il se pourrait donc qu'avec sa très faible gravité, la chute de l'équivalent d'un de ces corps sur Bénou conduisent à l'éjection des particules observées dont certaines ne sont d'ailleurs pas assez rapides pour quitter la sphère d'attraction de l'astéroïde. Elles retombent donc à sa surface.

Autre possibilité, celle de la fracture thermique. Dans l'espace, du fait de l'insolation et de la rotation rapide d'un petit corps céleste, les contrastes thermiques proches du Soleil entre les faces diurnes et nocturnes sont élevés. La dilatation et la contraction des roches peuvent alors les briser au cours de ce processus, des fragments seraient alors projetés. Cela cadrerait bien avec le fait que c'est dans l'après-midi, au moment où la surface est la plus chauffée, que l'on observe les jets de particules.

Dernière hypothèse, Bénou est un corps primitif dont les minéraux sont probablement associés à de l'eau, notamment avec des argiles. Là aussi, le chauffage du rayonnement solaire pourrait conduire à la vaporisation de cette eau comme à la surface d'une comète.

L'étude des astéroïdes in situ va incontestablement se poursuivre, surtout sous la pression des promesses de l'exploitation des matières premières qu'ils contiennent. On finira par avoir les réponses aux questions posées par les jets de matière de Bénou.

POUR EN SAVOIR PLUS

Osiris-Rex : deux découvertes surprenantes sur l'astéroïde Bennu !

Article de Floriane Boyer publié le 23/03/2019

Bennu nous cache plein de surprises. Sous ses airs de vulgaire caillou amorphe, c'est au contraire un astéroïde actif duquel jaillissent des gerbes de particules. Pourvu d'une surface étonnamment accidentée, que la Nasa n'avait pas anticipée, l'astéroïde se laissera difficilement approcher par la sonde Osiris-Rex qui doit prélever des échantillons de son sol en 2020.

Surprise : il pleut des poussières sur Bennu ! Sous les yeux d'Osiris-Rex, en orbite autour de cet astéroïde cubique d'environ 500 mètres de diamètre depuis le début de l'année, Bennu s'est révélé être un astéroïde actif, c'est-à-dire qui expulse de la matière dans l'espace, un peu à la manière d'une comète. C'est la première fois qu'un astéroïde présentant une telle activité est visité par une sonde. Un peu de la matière éjectée, prisonnière de la gravité, retombe à la surface.

Cette découverte est un des derniers résultats en date, retournés par Osiris-Rex, qui ont été annoncés lors du 50^e Congrès de planétologie qui se tient cette semaine au Texas, et ont fait l'objet de plusieurs publications dans Nature. De manière tout aussi inattendue, mais moins réjouissante, Bennu exhibe également une surface plus rocailleuse que prévu. Il donne donc du fil à retordre à l'équipe de la mission, qui avait conçu Osiris-Rex avec, en tête, une surface plus lisse.

Bennu est un astéroïde actif

Lancée en 2016, la sonde de la Nasa Osiris-Rex a rejoint Bennu le 3 décembre 2018, un corps de grand intérêt pour les astronomes car, avec 4,5 milliards d'années au compteur, cet astéroïde est un fossile de la formation du Système solaire. Peu après s'être placée en orbite autour de Bennu, le 31 décembre, Osiris-Rex a observé dès le 6 janvier 2019 de mystérieuses taches brillantes à proximité de l'astéroïde : des panaches de particules éjectées de la surface.

« La découverte de ces panaches est une des plus grosses surprises de ma carrière », a réagi dans un communiqué de la Nasa Dante Lauretta, de l'université d'Arizona, également responsable scientifique de la mission Osiris-Rex. En tout, 11 évènements éruptifs ont été observés entre janvier et aujourd'hui, parmi lesquels trois étaient plutôt conséquents, comprenant des « dizaines voire plus de cent particules », a détaillé Dante Lauretta, d'après Space.com.

Les particules, ou devrait-on dire fragments de roches puisqu'elles mesurent de l'ordre de quelques centimètres à quelques dizaines de centimètres, ont été éjectées à des vitesses variées allant de quelques centimètres par seconde à 3 m/s. Les plus rapides d'entre elles ont été expulsées dans l'espace, mais les autres, recapturées par la gravité de Bennu, tournent en orbite autour de lui et finissent par pleuvoir à la surface.

Le mécanisme à l'origine de ces panaches de poussières demeure incertain. Les scientifiques spéculent qu'ils proviennent du dégazage d'éléments volatils présents à la surface ou immédiatement sous la surface de l'astéroïde, réchauffés par le Soleil, qui à leur tour expulsent la poussière. Les panaches ont été effectivement observés alors que Bennu était à son périhélie, point de son orbite le plus proche du Soleil, passé début janvier. L'équipe de la mission a en tout cas assuré que la sonde ne courait aucun danger. Le vrai défi pour Osiris-Rex vient plutôt de la quantité élevée et imprévue de rochers à la surface de Bennu.

Osiris-Rex aura du mal à toucher Bennu

L'étape capitale du séjour d'Osiris-Rex autour de Bennu, actuellement à près de 85 millions de kilomètres de la Terre, est la collecte d'échantillons du sol. On devrait y assister en 2020, mais l'opération, une manœuvre de touch and go devant conduire la sonde à toucher brièvement la surface pour repartir presque aussitôt, s'annonce déjà plus délicate que prévu. Osiris-Rex devra en effet travailler sur un site d'échantillonnage bien plus petit que les 50 mètres de diamètre pour lesquels elle avait été initialement conçue, car il n'existe pas de surfaces libres de cette taille sur Bennu.

En se fiant aux modèles élaborés à partir d'images radar du relief et de mesures de l'inertie thermique (capacité de stockage et de diffusion de la chaleur) de Bennu, les membres de la mission s'attendaient à découvrir une surface plutôt lisse, parsemée de quelques gros rochers. En réalité, Bennu affiche sur toute sa surface une grande densité de rochers, avec de gros spécimens mesurant plus de 30 mètres. Entre ces rochers, les scientifiques n'ont identifié qu'un nombre limité de sites, couverts de régolithe (poussière relativement fine), adaptés à l'échantillonnage. Or, ils ont tous une dimension de 5 à 20 mètres maximum.

L'équipe reste cependant confiante en la capacité de la sonde à réussir sa manœuvre et travaille déjà sur les modifications nécessaires. Le retour d'Osiris-Rex avec un petit peu de Bennu dans ses valises est prévu pour 2023. D'ici là, Osiris-Rex devrait aussi se prononcer sur une découverte faite par une étude séparée, parue dans Geophysical Research Letters, qui a montré que Bennu tourne de plus en plus rapidement sur lui-même, gagnant environ une seconde tous les 100 ans. Cette accélération infime, que les chercheurs attribuent à la façon dont le rayonnement du Soleil frappe l'astéroïde (effet Yorp), prend de l'importance quand on se rappelle que Bennu existe depuis 4,5 milliards d'années. Elle a pu notamment entraîner une perte de matière.

Osiris-Rex autour de l’astéroïde Bennu : premières découvertes et réactions

Article de Rémy Decourt, publié le 14/12/2018

La présence de minéraux ayant interagi avec l'eau n'est pas la seule découverte des premières observations rapprochées de l'astéroïde Bennu par la sonde de la Nasa Osiris-Rex. Si ce petit monde très primitif peut nous aider à comprendre comment la vie est, peut-être, venue des astéroïdes, il peut aussi la détruire car son orbite coupe celle de la Terre. Les explications de Patrick Michel, astrophysicien, directeur de recherches au CNRS, et membre de l'équipe scientifique de la mission.

Arrivée à proximité de Bennu le 3 décembre, la sonde Osiris-Rex y stationne autour, à seulement une vingtaine de kilomètres de distance. Depuis cette date, elle renvoie des images et des données extraordinaires d'un nouveau monde. Il y a deux jours, l'équipe scientifique de la mission a annoncé les premiers résultats et certains sont « très excitants et enthousiasmants comme la présence de minéraux hydratés, c'est à dire des minéraux qui ont interagi avec l'eau », explique Patrick Michel, astrophysicien, directeur de recherches au CNRS et membre de l'équipe scientifique de la mission. 

Les observations de Bennu ont débuté dès la phase d'approche et ont continué avec des survols à basses altitudes, à seulement 7 kilomètres de sa surface. Elles ont confirmé ce à quoi les scientifiques s'attendaient en termes « de forme, de masse et de densité ». L'astéroïde ressemble étonnamment au modèle de forme, dérivé des données acquises par le radar d'Arecibo réalisé en 2013. Quant à sa densité (1,19 grammes par centimètres cube), elle est aussi très proche de celle estimée depuis le sol terrestre avec une technique alors inédite qui a consisté à « mesurer l'effet thermique, appelé Yarkovsky, qui perturbe la trajectoire de l'astéroïde autour du Soleil ». À l'avenir, cette technique validée pourra ainsi être utilisée pour caractériser les astéroïdes les plus proches de la Terre avec des résultats proches de la réalité.