Ceres : le mystère des points blancs levé ?

La sonde DAWN est en orbite de la planète naine Ceres depuis le 6 mars 2015. Depuis son arrivée aux abords de Ceres, la centaine de points lumineux observés à la surface, la plupart d’entre eux associés à des cratères d’impact, n’avait pas livré les secrets de son origine et de sa composition.

Depuis plusieurs semaines, les données acquises par l’orbiteur sont analysés par les scientifiques et une partie du mystère est peut-être enfin levée.

Cette image, faite en utilisant des images prises par la sonde Dawn de la NASA, montre le cratère Occator sur Ceres, qui abrite une collection de points lumineux intrigants. (Crédit image: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA)

Cette image, faite en utilisant des images prises par la sonde Dawn de la NASA, montre le cratère Occator sur Ceres, qui abrite une collection de points lumineux intrigants. (Crédit image: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA)

Les points lumineux : une sorte de sel

Dans une étude, dirigée par Andreas Nathues à l’Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire à Göttingen en Allemagne, les scientifiques identifient ce matériau brillant comme une sorte de sel : la matière lumineuse est conforme à un type de sulfate de magnésium appelé hexahydrite. Ce type de sulfate de magnésium est courant sur la Terre, connu sous le nom de sel d’Epsom.

Andreas Nathues et ses collègues suggèrent que ces zones riches en sel proviennent d’eau glacée  sublimée dans le passé. Les impacts des astéroïdes auraient ensuite déterré le mélange de glace et de sel.

« Le caractère mondial des points lumineux de Ceres suggère que ce monde a une couche en sous-sol qui contient de l’eau saumâtre glacée » a déclaré Andreas Nathues.

Photographie de la sonde Dawn de la NASA, le 17 octobre 2015, à partir d'une altitude de 1470 km, d'un cratère nommé Oxo, qui est d'environ 9 kilomètres de diamètre. Cette image a une résolution de 140 mètres par pixel (Credit NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)

Photographie de la sonde Dawn de la NASA, le 17 octobre 2015, à partir d’une altitude de 1470 km, d’un cratère nommé Oxo, qui est d’environ 9 kilomètres de diamètre. Cette image a une résolution de 140 mètres par pixel (Credit NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)

La surface de Cérès, dont le diamètre moyen est de 940 kilomètres, est généralement de couleur foncée, similaire dans la luminosité à l’asphalte frais, selon les auteurs de l’étude. Les taches brillantes qui émaillent la surface représentent une large gamme de luminosité, avec les zones les plus lumineuses reflétant environ 50 % de la lumière du Soleil qui brille sur la région. Mais il n’y a pas eu de détection sans ambiguïté de glace d’eau sur Ceres jusqu’à présent. Des données à plus haute résolution sont nécessaires pour régler cette question.

Le cratère Occator détaillé

La partie intérieure d’un cratère appelé Occator contient la plus grande concentration de matière brillante sur Ceres. Occator fait 90 kilomètres de diamètre, et son puits central, couvert par ce matériau brillant, mesure environ 10 km de large et 0,5 km de profondeur. Les rayures foncées observées sont peut être des fractures traversant le cratère. Les restes d’un pic central, qui était jusqu’à 500 m de haut, sont également observés.

Cette représentation du cratère Occator de Ceres en fausses couleurs montre des différences dans la composition de la surface. Le rouge correspond à une plage de longueur d'onde d'environ 0,97 micromètres (proche infrarouge), vert à une gamme de longueur d'onde d'environ 0,75 micromètres (rouge, lumière visible) et bleu pour une gamme de longueurs d'onde d'environ 0,44 micromètres (bleu, lumière visible). Occator mesure environ 90 km de large. Les images ont été obtenues par la sonde Dawn de la NASA à une distance d'environ 4400 kilomètres (Credit NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)

Cette représentation du cratère Occator de Ceres en fausses couleurs montre des différences dans la composition de la surface. Le rouge correspond à une plage de longueur d’onde d’environ 0,97 micromètre (proche infrarouge), le vert à une gamme de longueur d’onde d’environ 0,75 micromètre (rouge, lumière visible) et le bleu pour une gamme de longueurs d’onde d’environ 0,44 micromètre (bleu, lumière visible). Occator mesure environ 90 km de large. Les images ont été obtenues par la sonde Dawn de la NASA à une distance d’environ 4 400 kilomètres (Credit NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)

Occator semble être parmi les plus jeunes formations de Ceres avec ses parois abruptes. Les scientifiques de la mission Dawn estiment que le cratère est âgé d’environ 78 millions d’années.

Quelques images d’Occator semblent montrer une brume diffuse près de la surface qui remplit le fond du cratère. Ceci peut être associé avec les observations de la vapeur d’eau sur Ceres par l’observatoire spatial Herschel qui ont été signalées en 2014. La brume semble être présente dans les vues à midi, heure locale, et absente à l’aube et au crépuscule, selon les auteurs de l’étude. Ceci suggère que le phénomène ressemble à l’activité à la surface d’une comète, avec de la vapeur d’eau soulevant de minuscules particules de poussière et de glace résiduelle. Des données complémentaires permettront sans doute de lever cette hypothèse.

Ceres formée dans le système solaire externe ?

Dans une seconde étude publiée dernièrement dans la revue « Nature », les membres de l’équipe scientifique de Dawn ont examiné la composition de Cérès et ont trouvé des preuves d’argiles riches en ammoniac. Ils ont utilisé les données du spectromètre de cartographie infrarouge et visible, un dispositif qui examine comment différentes longueurs d’onde de lumière sont réfléchies par la surface, permettant d’identifier les minéraux.

La glace d’ammoniac elle-même serait évaporée à ce jour sur Ceres, parce que la planète naine est trop chaude. Cependant, les molécules d’ammoniac peuvent être stables si elles sont présentes en combinaison avec (par exemple chimiquement liées) d’autres minéraux.

La présence de composés ammoniaqués soulève la possibilité que Ceres n’a pas son origine dans la ceinture principale d’astéroïdes entre Mars et Jupiter, où la planète naine réside actuellement, mais pourrait s’être formée dans le système solaire externe. Une autre hypothèse est que Ceres s’est formée à proximité de sa position actuelle, incorporant des matériaux qui ont dérivés depuis l’extérieur du système solaire, près de l’orbite de Neptune, où les glaces d’azote sont thermiquement stables.

En comparant le spectre de la lumière réfléchie par Ceres de celui des météorites, les scientifiques ont trouvé quelques similitudes. Plus précisément, ils se sont concentrés sur les spectres, ou sur les empreintes chimiques, des chondrites carbonées, un type de météorite riche en carbone qu’ils pensent être des analogies pertinentes pour la planète naine. Mais ils n’ont pas trouvé de correspondances sur toutes les longueurs d’onde. En particulier, il y avait des bandes d’absorption particulières correspondant à des mélanges contenant des minéraux ammoniaqués, associées à des longueurs d’onde qui ne peuvent être observées à partir de télescopes terrestres.

Les scientifiques notent une autre différence avec ces chondrites carbonées qui ont des teneurs de 15 à 20 % d’eau, tandis que Ceres en contiendrait plus de 30 %.

Dawn poursuit sa mission et les recherches continuent

Dawn a atteint son altitude orbitale définitive autour de Ceres, à environ 385 kilomètres de la surface de la planète naine. À la mi-décembre, Dawn a commencé à prendre des images à une résolution de 35 mètres par pixel, en spectre infrarouge, rayons gamma et en énergie des neutrons, et des données gravimétriques à haute résolution.

Vidéo de la rotation de Cérès et du cratère Occator (en fausses couleurs, qui mettent en évidence des différences dans les matériaux de surface) 

Source principale de l’article : New Clues to Ceres’ Bright Spots and Origins

A lire : « Astronomie : du sel éblouissant sur l’astéroïde Cérès » dans le Monde

Tous les articles sur la mission Dawn dans le dossier « exploration lointaine »

Une réflexion sur “Ceres : le mystère des points blancs levé ?

  1. A noter que, normalement, on devrait écrire « Cérès » en français et « Ceres » dans la plupart – ou du moins dans un grand nombre – des autres langues de notre bonne vieille planète…

    NB : Cérès était la déesse romaine des Moissons (d’où les céréales), identifiée à Déméter, déesse grecque de la Fertilité, divinisation de la terre nourricière et mère de Perséphone, devenue Proserpine pour les Romains.

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