Les astéroïdes de notre système solaire sont des survivants. Ils ont résisté à des milliards d’années de collisions. Les astéroïdes survivants sont divisés en deux groupes : les astéroïdes monolithiques, qui sont des morceaux intacts de planétésimaux, et les tas de décombres, qui sont constitués de fragments d’astéroïdes primordiaux brisés.
Il s’avère qu’il y a beaucoup plus d’astéroïdes en tas de décombres que nous ne le pensions, ce qui complique la protection de la Terre contre les frappes d’astéroïdes.
Les premiers jours de la formation planétaire ont été marqués par des collisions sans fin qui ont brisé d’innombrables planétésimaux. Les fragments peuplent la ceinture principale d’astéroïdes et d’autres régions du système solaire interne. Mais certains de ces fragments se sont réassemblés en astéroïdes de tas de décombres et, étonnamment, ils sont plus résistants aux collisions et plus difficiles à détruire que leurs frères monolithiques.
Les astéroïdes en tas de décombres sont détectables par leur densité, bien inférieure à celle des astéroïdes monolithiques. Itokawa en forme de cacahuète a été le premier astéroïde confirmé en tas de décombres, et les astronomes pensent que les astéroïdes bien connus Bennu et Ryugu sont également des astéroïdes en tas de décombres. Lorsque le vaisseau spatial japonais Hayabusa s’est rendu à Itokawa en 2005, des images ont montré que sa surface était exempte de cratères d’impact, preuve qu’il s’agissait d’un amas de décombres, car un astéroïde monolithique montrerait très certainement des signes d’impacts.
Hayabusa a ramené chez lui des échantillons d’Itokawa, et un nouvel article de recherche dans les Actes de l’Académie nationale des sciences est basé sur ces échantillons. L’article est intitulé “Les astéroïdes de tas de décombres sont éternels”, et l’auteur principal est le professeur Fred Jourdan de l’École des sciences de la Terre et des planètes de l’Université Curtin.
Itokawa ne mesure qu’environ 500 mètres de long et se trouve à environ 2 millions de kilomètres (1,2 million de miles) de la Terre. Hayabusa a collecté 1500 minuscules grains de roche de l’astéroïde, et ils ont été renvoyés sur Terre en juin 2010. Cet article de recherche est basé sur l’étude de trois de ces particules, et grâce à des technologies analytiques avancées, ces trois particules ont révélé beaucoup de choses.
Les scientifiques pensent que les astéroïdes monolithiques ont une durée de vie de quelques centaines de millions d’années. Pour les astéroïdes de la ceinture principale, c’est encore plus court : quelques centaines de milliers d’années. Il y a tellement de possibilités de collisions dans la ceinture principale que peu d’entre elles sont susceptibles de rester indemnes. Mais les tas de gravats ne sont pas aussi fragiles et peuvent durer beaucoup plus longtemps.
“Contrairement aux astéroïdes monolithiques, Itokawa n’est pas un seul morceau de roche mais appartient à la famille des tas de décombres, ce qui signifie qu’il est entièrement constitué de rochers et de roches en vrac, dont près de la moitié est de l’espace vide”, a déclaré le professeur Jourdan.
Alors que les astéroïdes monolithiques peuvent être brisés par des collisions, les tas de gravats sont plus élastiques et peuvent plus facilement absorber l’énergie cinétique. Un impact peut modifier la forme d’un tas de gravats sans le briser. La nouvelle recherche montre qu’Itokawa est extrêmement ancienne – plus de quatre milliards d’années. Il n’aurait pas survécu aussi longtemps s’il n’avait pas été un tas de décombres.
“Le temps de survie des astéroïdes monolithiques de la taille d’Itokawa ne devrait être que de plusieurs centaines de milliers d’années dans la ceinture d’astéroïdes”, a déclaré Jourdan. “L’énorme impact qui a détruit l’astéroïde parent monolithique d’Itokawa et formé Itokawa s’est produit il y a au moins 4,2 milliards d’années. Un temps de survie aussi étonnamment long pour un astéroïde de la taille d’Itokawa est attribué à la nature absorbant les chocs du matériau du tas de décombres.
“En bref, nous avons constaté qu’Itokawa est comme un coussin spatial géant et très difficile à détruire.”
“Par conséquent, ces astéroïdes représentent une menace majeure pour la Terre, et nous devons vraiment mieux les comprendre.”
Fred Jourdan, auteur principal, École des sciences de la Terre et des planètes de l’Université Curtin.
L’une des méthodes utilisées par les chercheurs pour étudier les trois fragments d’Itokawa s’appelle la diffraction par rétrodiffusion d’électrons. Il utilise un microscope électronique pour étudier la structure cristallographique et l’orientation des roches. Il peut détecter un désalignement dans la structure cristalline résultant de la chaleur et des chocs. Parallèlement à d’autres techniques analytiques, l’analyse a montré que les trois fragments étaient “initialement situés profondément dans l’astéroïde parent monolithique”, indique le document.
Profondément à l’intérieur de l’astéroïde, ils étaient protégés de tous les bombardements et de l’échauffement par choc de la première ère chaotique du système solaire. Ces particules provenaient de la surface d’Itokawa, et si elles avaient été là depuis les premiers jours, elles auraient montré des signes de choc et d’échauffement. Les collisions sont bien trop nombreuses pour qu’un astéroïde les évite. Les particules ne montrent que des chocs et un échauffement faibles. “Afin d’être affectées ou par la suite susceptibles d’être affectées par des événements thermiques liés à l’impact à ~ 4,2 Ga, les particules devraient être amenées près de la surface, soit par une perturbation totale du corps parent, soit par des excavations profondes de cratère”, expliquent les auteurs dans leur papier.
La recherche explique l’histoire d’Itokawa. Il y a 4,6 milliards d’années, un astéroïde monolithique s’est formé qui était le corps parent d’Itokaway. Entre 4,6 et 4,2 milliards d’années, des impacts successifs ont créé une fracturation progressive. Puis, il y a 4,2 milliards d’années, une des deux choses s’est produite. Soit un impact a creusé un cratère profond, soit il a totalement détruit l’astéroïde. En très peu de temps, les débris se sont reformés en Itokawa. Tout au long de son histoire depuis lors, Itokawa a subi de nombreux impacts, mais la nature de tas de décombres de l’astéroïde lui a permis d’absorber ces impacts sans être cratéré ou détruit.
« La datation à l’argon révèle l’âge des particules à environ 4,2 milliards d’années. “Une durée de survie aussi longue pour un astéroïde est attribuée à la nature absorbant les chocs du matériau des tas de gravats et suggère que les tas de gravats sont difficiles à détruire une fois qu’ils sont créés”, écrivent les auteurs.
Les résultats s’appliquent à plus qu’à Itokawa. S’ils sont tellement plus difficiles à détruire, alors il y a probablement une population beaucoup plus élevée d’astéroïdes en tas de décombres que prévu. Nous savons que Bennu, Ryugu et d’autres sont des astéroïdes en tas de décombres. Cela a des implications sur notre capacité à défendre la Terre contre les frappes d’astéroïdes.
“Nous avons cherché à déterminer si les astéroïdes en tas de décombres résistent aux chocs ou s’ils se fragmentent au moindre choc”, a déclaré le professeur agrégé et co-auteur Nicholas Timms. “Maintenant que nous avons découvert qu’ils peuvent survivre dans le système solaire pendant presque toute son histoire, ils doivent être plus abondants dans la ceinture d’astéroïdes qu’on ne le pensait auparavant, il y a donc plus de chances que si un gros astéroïde se précipite vers la Terre, il sera un tas de décombres.
Dans un article de La conversation, Jourdan a souligné la menace qu’ils représentent. “En fait, ils sont très abondants, et comme ce sont les morceaux brisés d’astéroïdes monolithiques, ils sont relativement petits et donc difficiles à repérer depuis la Terre”, écrit-il. “Par conséquent, ces astéroïdes représentent une menace majeure pour la Terre, et nous devons vraiment mieux les comprendre.”
Le risque pour nous est que ces astéroïdes puissent absorber beaucoup d’énergie cinétique. Cela signifie que les impacteurs cinétiques comme dans la mission DART de la NASA pourraient ne pas les éloigner efficacement de la Terre. “Ici, nous avons montré que de petits astéroïdes en tas de décombres peuvent survivre des milliards d’années contre le bombardement ambiant dans le système solaire interne en raison de leur résistance aux collisions et aux fragmentations. Par conséquent, des approches plus agressives (par exemple, la déviation des explosions nucléaires) pourraient avoir une plus grande chance de succès contre les astéroïdes de tas de décombres », écrivent les auteurs dans leur article.
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