Les astéroïdes : une vraie menace ?

Le 23 avril dernier, j’ai assisté à une conférence sur les astéroïdes donnée à la Cité de l’espace à Toulouse, et j’ai appris beaucoup de choses sur ces objets spatiaux. Voici ce que j’ai retenu de cette conférence animée par Mike Toplis, directeur de recherche au CNRS et Jean-Yves Prado, ingénieur au CNES, avec des ajouts personnels suite à des recherches sur le web.

Découverte des Astéroïdes

La loi de Titius-Bode est à l’origine de la découverte des astéroïdes. Cette loi empirique décrit une progression mathématique des distances croissantes entre les planètes, et implique qu’il devrait y avoir un corps situés entre Mars et Jupiter.

Illustration de la loi de Tititus-Bode (source http://sciencewise.anu.edu.au/)

Illustration de la loi de Tititus-Bode (source http://sciencewise.anu.edu.au/)

La découverte d’Uranus en 1781 par William Herschel a contribué à confirmer cette loi. Puis, la découverte des corps célestes Cérès en 1801, le plus gros des astéroïdes, Pallas en 1802 et Junon et Vesta (le 2e plus gros des astéroïdes avec un diamètre de 500 km) en 1807 a confirmé qu’il y a bien « quelque chose » à 2,8 UA du soleil.

Photo de CERES prise par le télescope spatial HUBBLE en 2003 (Crédit: NASA , ESA , STScI)

Photo de CERES prise par le télescope spatial HUBBLE en 2003 (Crédit: NASA , ESA , STScI)

La Ceinture d’Astéroïdes à 400 millions de km du soleil fait environ 200 millions de km d’épaisseur et n’est pas homogène.

Diagramme représentant la distribution des astéroïdes en fonction du demi-grand axe à l'intérieur du « cœur » de la ceinture. Les flèches bleutées pointent les lacunes de Kirkwood, où les effets de résonance orbitale avec Jupiter déstabilisent les orbites des petits corps qui pourraient s'y trouver (source Wikipedia)

Diagramme représentant la distribution des astéroïdes en fonction du demi-grand axe à l’intérieur du « cœur » de la ceinture. Les flèches pointent les lacunes de Kirkwood, où les effets de résonance orbitale avec Jupiter déstabilisent les orbites des petits corps qui pourraient s’y trouver (source Wikipedia)

En 1921, on dénombrait 1000 astéroïdes ; en 2000, 100 000 et on estime désormais qu’il y a plus d’1 million d’astéroïdes. Par contre, la masse totale de ces objets représente moins d’1% de la masse de la Terre, ou moins de la moitié de celle de la Lune.

Des photos d'astéroides prises par Hubble ou des sondes spatiales et leur échelle relative (source NASA)

Des photos d’astéroïdes prises par Hubble ou des sondes spatiales et leur échelle relative (source NASA)

La structure de la Ceinture d’Astéroïdes est en constante évolution en raison de l’influence de la gravité des planètes géantes, et surtout de Jupiter. L’hypothèse actuelle retenue est que les astéroïdes sont des vestiges de corps qui n’ont pu s’agréger en une planète lors du début de la construction du Système Solaire à cause de la force gravitationnelle de Jupiter.

Etude des astéroïdes et missions spatiales

La composition des astéroïdes est évaluée d’après leur spectre optique dans le visible ou le proche IR car la surface des astéroïdes absorbe différemment la lumière selon leur composition. Ils sont essentiellement composés de silicates (pyroxène, olivine) et de métaux.

La plupart des météorites trouvées sur terre sont en fait des morceaux d’astéroïdes ou des astéroïdes déviés de leur orbite par la force gravitationnelle de Jupiter ou à cause d’impacts entre eux.

Les météorites peuvent être classées en 2 catégories selon leur composition et leur structure :

  • Les météorites primitives qui ont des inclusions réfractaires riches en aluminium et calcium. Grâce à elles, on a pu évaluer l’âge du système Solaire à 4567,3 millions d’années avec une précision à 160000 ans près.
  • Les météorites différenciées : métamorphiques (agglomérats de matériaux) ou fondues, en raison d’une accrétion rapide.
Crédits : Stephane Erard et Aurélie Le Bras (obspm.fr) sur Futura-sciences

Crédits : Stephane Erard et Aurélie Le Bras (obspm.fr) sur Futura-sciences

La sonde Dawn de la NASA, lancée en 2007, a survolé l’astéroïde Vesta en 2001 :

Dawn a observé que Vesta avait un impact majeur à son pôle sud et que de la matière avait été éjectée. Dawn a permit de vérifier l’hypothèse qu’environ 1300 kg de météorites sur terre proviennent de Vesta en raison d’une composition similaire.

Dawn devrait survoler CERES en 2015 et on en apprendra davantage sur les astéroïdes.

Auparavant, la sonde Galileo a survolé Gaspra et Ida en 1991 et 1993

Première image de l'astéroïde 951 Gaspra, prise par la sonde Galileo le 29 Octobre 1991, à une distance de 16200 kilomètres. Le soleil brille sur le côté droit. La partie éclairée de l'astéroïde est d'environ 16 par 12 kilomètres. La surface montre de nombreux cratères. Gaspra tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre en un peu plus de 7 heures; son pôle nord est près du coin supérieur gauche de la partie éclairée de l'astéroïde.  (Source de l'image: NASA / JPL)

Première image de l’astéroïde 951 Gaspra, prise par la sonde Galileo le 29 Octobre 1991, à une distance de 16200 kilomètres. La partie éclairée de l’astéroïde par le soleil (à droite) est d’environ 16 par 12 kilomètres. La surface montre de nombreux cratères. (Source de l’image : NASA / JPL)

Image en couleur réalisée à partir d'images prises par la sonde Galileo environ 14 minutes avant sa plus proche approche de l'astéroïde 243 Ida le 28 Août 1993. La lune d'Ida est visible à droite de l'astéroïde. (Source de l'image: NASA / JPL)

Image en couleurs réalisée à partir d’images prises par la sonde Galileo environ 14 minutes avant sa plus proche approche de l’astéroïde 243 Ida le 28 Août 1993.
La lune d’Ida est visible à droite de l’astéroïde. (Source de l’image: NASA / JPL)

 

En 2001, NEAR-Shoemaker a été le premier engin spatial en orbite autour d’un astéroïde et a faire la première descente contrôlée à la surface de l’astéroïde EROS.

Point de vue spectaculaire, construit à partir de six images prises par la sonde NEAR-Shoemaker à une altitude orbitale d'environ 200 kilomètres.  (Crédit: NASA / JPL / JHUAPL)

Point de vue spectaculaire, construit à partir de six images prises par la sonde NEAR-Shoemaker à une altitude orbitale d’environ 200 kilomètres.
(Crédit: NASA / JPL / JHUAPL)

 

En 2005, Hayabusa, une sonde japonaise, a étudié et photographié Itokawa pour plus de deux mois. Hayabusa a atterri sur l’astéroïde et aspiré une petite quantité de débris dans une capsule. En 2010, la capsule Hayabusa est revenue sur Terre et a été récupérée. La plupart des minuscules particules récupérées ont été identifiés comme des morceaux de ce qui semble être un astéroïde très primitif. Quant à l’atterisseur MINERVA, il n’a pas réussi sa mission.

Ombre de la sonde automatique Hayabusa sur l'astéroïde Itokawa (Crédit: ISAS / JAXA)

Ombre de la sonde automatique Hayabusa sur l’astéroïde Itokawa
(Crédit: ISAS / JAXA)

 

WISE ou plutôt NEOWISE depuis que la NASA a réaffecté en septembre 2013 ce télescope observant dans l’infra-rouge à la recherche des astéroïdes. À ce jour, le projet a permis la détection d’environ 158 000 astéroïdes dans l’infrarouge thermique, y compris environ 700 objets géocroiseurs, et a découvert environ 34 000 nouveaux astéroïdes, dont 135 sont géocroiseurs. Le projet a également détecté plus de 155 comètes, dont 21 découvertes.

Les astéroïdes géocroiseurs

Les astéroïdes géocroiseurs ou NEA (Near-Earth-Asteroids) sont des astéroïdes qui se trouvent sur une orbite qui passe à moins de 45 millions de kilomètres de la terre.

Pus de 140 impacts dus à des astéroïdes géocroiseurs ont été identifiés sur la terre dont les plus connus ou imposants :

  • Chicxulub au Mexique. Cet impact serait à l’origine de l’extinction des dinosaures il y a 65 millions d’années.
Carte générée par ordinateur à partir des mesures de la gravit de la région du cratère de Chicxulub sur la péninsule du Yucatan au Mexique.  C'est un bassin à plusieurs noyaux avec une bague extérieure d'environ 300 kilomètres de diamètre. (Crédit Image: Virgil L. Sharpton, Université de l'Alaska, Fairbanks)

Carte générée par ordinateur à partir des mesures de la gravité de la région du cratère de Chicxulub sur la péninsule du Yucatan au Mexique.
C’est un bassin à plusieurs noyaux avec une bague extérieure d’environ 300 kilomètres de diamètre. (Crédit Image: Virgil L. Sharpton, Université de l’Alaska, Fairbanks / source : site NASA)

  • Tunguska en Russie. En 1908, un astéroïde percute la Terre. Huit cents miles carrés de forêt ont été dévastés. Quatre-vingts millions d’arbres sont tombés.
Les arbres de la forêt sur la région de Tunguska après la chute de l'astéroîde. Photo prise en 1927 par Leonid Kulik (source NASA)

Les arbres de la forêt sur la région de Tunguska après la chute de l’astéroîde. Photo prise en 1927 par Leonid Kulik (source NASA)

Cratère dans le lac Chebarkul (source RIA Novosti)

Cratère dans le lac Chebarkul (source RIA Novosti)

A ce jour, 10817 astéroïdes géocroiseurs sont connus dont 1465 sont potentiellement dangereux. 90% des gros NEA, d’une taille supérieure à 1 km de diamètre sont maintenant catalogués.

La surveillance est désormais mondiale : le télescope LLST au Chili, le télescope Pan-Starrs à Hawaï, le radar Arecibo (observation de la forme par radar), NEO-Wise (voir ci-dessus), …

Mais que faire en cas d’astéroïde géocroiseur vraiment dangereux ?

En 1998, 2 films américains Deep Impact et Armageddon, ont commencé à faire voir l’ébauche d’une solution face à une menace réelle d’un géocroiseur.

Plusieurs méthodes de mitigation possibles selon le contexte de détection du géocroiseur :

  • on a quelques année devant nous : fragmentation par engin nucléaire ou conventionnel en subsurface.
  • on a une dizaine d’années de réaction : utilisation d’un engin nucléaire en surface ou en altitude, d’explosif ou d’un impacteur cinétique
  • on a plusieurs décennies d’avance : utilisation d’un tracteur gravitationnel ou d’un système de modification thermique (modification de l’effet Yarkovsky)

Il n’y a pas de solution générale. Il faudra voir en fonction des caractéristiques de l’astéroïde. La solution nucléaire semble impossible en l’état des conventions internationales actuelles. Il faudra alors une décision internationale (ONU ou COPUOS)

 Pour compléter : toutes les missions passées, présentes et futures sur les astéroïdes sur le site de la NASA, le projet Near Earth Objects de la NASA, le site NEO de l’ESA

3 réflexions sur “Les astéroïdes : une vraie menace ?

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