Selon une nouvelle étude menée par des physiciens de l’Université du Colorado Boulder, comme les grains de maïs dans une poêle à frire, de minuscules grains de poussière peuvent sauter à la surface des astéroïdes.
Cet effet de pop-corn peut même aider à mettre de l’ordre dans les petits astéroïdes, en leur faisant perdre de la poussière et en leur donnant un aspect rugueux et escarpé depuis l’espace.
Les chercheurs ont publié leurs résultats dans la revue Nature Astronomy. Leurs conclusions pourraient aider les scientifiques à mieux comprendre comment les astéroïdes changent de forme au fil du temps et comment ces corps migrent dans l’espace, les rapprochant parfois dangereusement de la Terre, a déclaré Hsiang-Wen (Sean) Hsu, auteur principal de l’étude.
“Plus ces astéroïdes perdent de matériaux à grain fin, ou régolithe, plus ils migrent rapidement “, a déclaré Hsu, chercheur associé au Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale (LASP) de CU Boulder.
La recherche a commencé par quelques photos curieuses.
En 2020, un vaisseau spatial de la NASA nommé OSIRIS-REx a parcouru plus d’un milliard de kilomètres pour rejoindre l’astéroïde (191055) Bennu, qui est à peu près aussi haut que l’Empire State Building. Mais lorsque le vaisseau spatial est arrivé, les scientifiques n’ont pas trouvé ce à quoi ils s’attendaient : La surface de l’astéroïde ressemblait à du papier de verre rugueux, et non à une surface lisse et poussiéreuse comme les chercheurs l’avaient prévu. Il y avait même de gros blocs rocheux éparpillés sur sa surface.
Aujourd’hui, Hsu et ses collègues se sont appuyés sur des simulations informatiques, ou modèles, et des expériences en laboratoire pour explorer cette énigme. Il a déclaré que des forces semblables à l’électricité statique pourraient expulser les plus petits grains de poussière, dont certains ne sont pas plus gros qu’une seule bactérie, de l’astéroïde et les envoyer dans l’espace, ne laissant derrière eux que des roches plus grosses.
Bennu n’est pas seul, a déclaré Mihaly Horanyi, co-auteur de l’étude.
“Nous nous rendons compte que ces mêmes phénomènes physiques se produisent sur d’autres corps sans air comme la lune et même les anneaux de Saturne”, a déclaré Horanyi, chercheur au LASP et professeur de physique à CU Boulder.
Bennu et Ryugu
Les astéroïdes peuvent sembler figés dans le temps, mais ces corps évoluent tout au long de leur vie.
Hsu explique que les astéroïdes comme Bennu tournent constamment, ce qui expose leur surface à la lumière du soleil, puis à l’ombre et à la lumière du soleil à nouveau. Ce cycle incessant de réchauffement et de refroidissement exerce une pression sur les plus grosses roches de la surface, jusqu’à ce qu’elles se fissurent inévitablement.
“Cela se produit tous les jours, tout le temps”, a déclaré Hsu. “Vous finissez par éroder un gros morceau de roche en plus petits morceaux”.
C’est pourquoi, avant que les scientifiques n’arrivent à Bennu, beaucoup s’attendaient à le trouver couvert de sable lisse…–un peu comme la lune aujourd’hui. Peu de temps auparavant, une mission spatiale japonaise s’était posée sur un deuxième petit astéroïde appelé Ryugu. L’équipe a trouvé un terrain tout aussi rugueux et escarpé. Hsu et ses collègues étaient suspicieux.
Depuis les années 1990, les chercheurs du LASP utilisent des chambres à vide en laboratoire pour étudier les propriétés étranges de la poussière dans l’espace, y compris une prouesse qu’ils appellent le “lofting électrostatique”. Xu Wang, co-auteur de l’étude, explique que lorsque les rayons du soleil baignent les petits grains de poussière, ceux-ci commencent à se charger négativement. Ces charges s’accumulent jusqu’à ce que, soudainement, les particules éclatent, comme deux aimants qui se repoussent.
Dans certains cas, ces grains de poussière peuvent s’envoler à des vitesses de plus de 20 miles par heure (ou plus de 8 mètres par seconde).
“Personne n’avait jamais envisagé ce processus à la surface d’un astéroïde auparavant”, a déclaré Wang, chercheur associé au LASP.
Petit astéroïde, grand astéroïde
Pour ce faire, les chercheurs, dont les anciens étudiants de premier cycle de CU Boulder Anthony Carroll et Noah Hood, ont effectué une série de calculs examinant la physique du régolithe sur deux astéroïdes hypothétiques. Ils ont suivi la manière dont la poussière pouvait se former, puis se déplacer pendant des centaines de milliers d’années. L’un de ces faux astéroïdes avait un diamètre d’environ un demi-mile (similaire à celui de Ryugu) et le second plusieurs miles de large (plus proche des gros astéroïdes comme Eros).
La taille a fait une différence. Selon les estimations de l’équipe, lorsque les grains de poussière ont sauté sur le plus gros astéroïde, ils n’ont pas pu prendre assez de vitesse pour se libérer de sa gravité. Ce n’était pas le cas sur le plus petit astéroïde, semblable à Ryugu.
“La gravité sur le petit astéroïde est si faible qu’elle ne peut pas retenir la fuite”, a déclaré Hsu. “Le régolithe à grain fin sera perdu”.
Cette poussière perdue, à son tour, exposera la surface des astéroïdes à encore plus d’érosion, conduisant à un paysage riche en blocs rocheux comme ceux que les scientifiques ont trouvé sur Ryugu et Bennu. En l’espace de quelques millions d’années, en fait, le plus petit astéroïde a été presque entièrement débarrassé de la poussière fine. Le siteL’astéroïde ressemblant à Eros, cependant, est resté poussiéreux.
Hsu a noté que cet effet d’épuration pourrait contribuer à donner un coup de pouce aux orbites des petits astéroïdes. Il a expliqué que les astéroïdes migrent parce que le rayonnement du soleil exerce sur eux une lente pression au fil du temps. Sur la base de recherches antérieures menées par d’autres scientifiques, il soupçonne que les astéroïdes couverts de blocs rocheux peuvent se déplacer plus rapidement que ceux qui ont un aspect plus poussiéreux.
Lui et ses collègues pourraient bientôt obtenir des preuves supplémentaires pour étayer leurs calculs. Dans moins de trois mois, une mission de la NASA appelée Double Asteroid Redirection Test (DART) visitera une paire de petits astéroïdes – et Hsu observera dans quelle mesure ils sont poussiéreux.
“Nous aurons de nouvelles images de surface pour tester notre théorie”, a-t-il déclaré. “C’est agréable pour nous, mais aussi un peu angoissant”.
