Cette illustration montre l’astéroïde Phaethon chauffé par le Soleil. La surface de l’astéroïde devient si chaude que le sodium à l’intérieur de la roche de Phaethon peut se vaporiser et s’évacuer dans l’espace, le faisant briller comme une comète et déloger de petits morceaux de débris rocheux. Crédit : NASA/JPL-Caltech/IPAC
Des modèles et des tests en laboratoire suggèrent que l’astéroïde pourrait évacuer de la vapeur de sodium alors qu’il orbite près du Soleil, expliquant son augmentation de la luminosité.
Lorsqu’une comète traverse le système solaire interne, le Soleil le chauffe, provoquant la vaporisation de la glace sous la surface dans l’espace. La vapeur d’évacuation déloge la poussière et la roche, et le gaz crée une queue brillante qui peut s’étendre à des millions de kilomètres du noyau comme un voile éthéré.
Alors que les comètes contiennent de nombreuses glaces différentes, les astéroïdes sont principalement des roches et ne sont pas connus pour produire de tels affichages majestueux. Mais une nouvelle étude examine comment l’astéroïde géocroiseur Phaethon peut en fait présenter une activité semblable à une comète, malgré l’absence de quantités importantes de glace.
Connu pour être la source de la pluie de météores annuelle des Géminides, l’astéroïde de 3,6 milles de large (5,8 kilomètres de large) s’illumine à mesure qu’il se rapproche du Soleil. Les comètes se comportent généralement comme suit : lorsqu’elles se réchauffent, leurs surfaces glacées se vaporisent, ce qui les rend plus actives et plus lumineuses à mesure que les gaz de ventilation et la poussière dispersent davantage la lumière du soleil. Mais qu’est-ce qui fait que Phaethon s’illumine si ce n’est la vaporisation de glaces ?
Le coupable pourrait être le sodium. Comme l’expliquent les auteurs de la nouvelle étude, l’orbite allongée de 524 jours de Phaethon place l’objet bien dans l’orbite de Mercure, pendant laquelle le Soleil chauffe la surface de l’astéroïde jusqu’à environ 1 390 degrés. Fahrenheit (750 degrés Celsius). Avec une orbite aussi chaude, toute glace d’eau, de dioxyde de carbone ou de monoxyde de carbone près de la surface de l’astéroïde aurait été cuite il y a longtemps. Mais à cette température, le sodium peut pétiller de la roche de l’astéroïde et dans l’espace.
“Phaethon est un objet curieux qui devient actif à mesure qu’il s’approche du Soleil”, a déclaré le responsable de l’étude Joseph Masiero, scientifique à l’IPAC, un organisme de recherche de Caltech. “Nous savons que c’est un astéroïde et la source de la Géminides. Mais il contient peu ou pas de glace, nous avons donc été intrigués par la possibilité que le sodium, qui est relativement abondant dans les astéroïdes, puisse être l’élément moteur de cette activité.
Connexion astéroïde-météor
Masiero et son équipe se sont inspirés des observations des Géminides. Lorsque des météorites – de petits morceaux de débris rocheux provenant de l’espace – traversent l’atmosphère terrestre sous forme de météores, elles se désintègrent. Mais avant cela, la friction avec l’atmosphère fait que l’air entourant les météorites atteint des milliers de degrés, générant de la lumière. La couleur de cette lumière représente les éléments qu’elles contiennent. Le sodium, par exemple, crée une teinte orangée. Les Géminides sont connus pour être pauvres en sodium.
Jusqu’à présent, on supposait que ces petits morceaux de roche perdaient en quelque sorte leur sodium après avoir quitté l’astéroïde. Cette nouvelle étude suggère que le sodium pourrait en fait jouer un rôle clé dans l’éjection des météorites Géminides de la surface de Phaethon.
Les chercheurs pensent qu’à mesure que l’astéroïde s’approche du Soleil, son sodium se réchauffe et se vaporise. Ce processus aurait épuisé la surface du sodium il y a longtemps, mais le sodium à l’intérieur de l’astéroïde se réchauffe toujours, se vaporise et pétille dans l’espace à travers les fissures et les fissures de la croûte la plus externe de Phaethon. Ces jets fourniraient suffisamment de punch pour éjecter les débris rocheux de sa surface. Ainsi, le sodium pétillant pourrait expliquer non seulement l’éclaircissement semblable à une comète de l’astéroïde, mais aussi comment les météorites Géminides seraient éjectées de l’astéroïde et pourquoi elles contiennent peu de sodium.
“Les astéroïdes comme Phaethon ont une gravité très faible, il ne faut donc pas beaucoup de force pour faire tomber les débris de la surface ou déloger la roche d’une fracture”, a déclaré Björn Davidsson, un scientifique de NasaJet Propulsion Laboratory de Californie du Sud et co-auteur de l’étude. « Nos modèles suggèrent que de très petites quantités de sodium sont tout ce qui est nécessaire pour ce faire – rien d’explosif, comme la vapeur en éruption à la surface d’une comète glacée ; c’est plus un pétillement régulier.
Tests de laboratoire requis
Pour savoir si le sodium se transforme en vapeur et s’échappe de la roche d’un astéroïde, les chercheurs ont testé des échantillons de la météorite Allende, tombée sur le Mexique en 1969, dans un laboratoire de JPL. La météorite peut provenir d’un astéroïde comparable à Phaethon et appartient à une classe de météorites, appelées chondrites carbonées, qui se sont formées pendant les premiers jours du système solaire. Les chercheurs ont ensuite chauffé les copeaux de la météorite à la température la plus élevée que Phaéthon éprouverait à l’approche du Soleil.
“Cette température se situe autour du point où le sodium s’échappe de ses composants rocheux”, a déclaré Yang Liu, scientifique au JPL et co-auteur de l’étude. “Nous avons donc simulé cet effet de chauffage au cours d’une” journée “sur Phaethon – sa période de rotation de trois heures – et, en comparant les minéraux des échantillons avant et après nos tests de laboratoire, le sodium a été perdu, tandis que les autres éléments ont été laissé derrière. Cela suggère que la même chose peut se produire sur Phaethon et semble être en accord avec les résultats de nos modèles.
La nouvelle étude soutient un nombre croissant de preuves que la catégorisation des petits objets de notre système solaire en tant qu’« astéroïdes » et « comètes » est trop simplifiée, en fonction non seulement de la quantité de glace qu’ils contiennent, mais aussi des éléments qui se vaporisent à des températures plus élevées.
“Notre dernière découverte est que si les conditions sont réunies, le sodium peut expliquer la nature de certains astéroïdes actifs, rendant le spectre entre les astéroïdes et les comètes encore plus complexe que nous ne le pensions auparavant”, a déclaré Masiero.
L’étude, intitulée “Volatility of Sodium in Carbonaceous Chondrites at Temperatures Consistent with Low-Perihelia Asteroids”, a été publiée dans Le Journal des sciences planétaires le 16 août 2021.
Référence : « Volatility of Sodium in Carbonaceous Chondrites at Temperatures Consistent with Low-perihelion Asteroids » par Joseph R. Masiero, Björn JR Davidsson, Yang Liu, Kelsey Moore et Michael Tuite, 16 août 2021, Le Journal des sciences planétaires.
DOI : 10.3847 / PSJ / ac0d02
