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D'anciennes comètes se cachent-elles dans la ceinture d'astéroïdes ?

Une partie des astéroïdes de la célèbre ceinture entre Mars et Jupiter seraient des restes de comètes. C’est ce qu'avance une équipe internationale de planétologues et d’astrophysiciens. L'hypothèse expliquerait pourquoi les micrométéorites tombant sur Terre ressemblent étrangement à de la poussière de comète.

Une micrométéorite récoltée non loin de la base Concordia en Antarctique (Dôme C, 73°S, 123°E). Crédit : CSNSM-Orsay-CNRS / Ipev Une micrométéorite récoltée non loin de la base Concordia en Antarctique (Dôme C, 73°S, 123°E). Crédit : CSNSM-Orsay-CNRS / Ipev

D'anciennes comètes se cachent-elles dans la ceinture d'astéroïdes ? - 1 Photo

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Il y a 3,9 milliards d’années environ, un événement spectaculaire s’est sans doute produit dans le jeune système solaire. Jupiter et Saturne ont atteint des orbites telles qu’un phénomène de résonance gravitationnelle s’est produit, provoquant la migration des planètes géantes.

Peu avant cet épisode, Jupiter était un peu plus loin du Soleil et Saturne plus proche. Au-delà de l’orbite de Neptune, elle aussi plus proche du Soleil, comme Uranus, existait un important réservoir de petits corps célestes dont la masse devait être des dizaines de fois supérieure à celle de la Terre. Les mouvements planétaires conduisirent à ce que Saturne boucle son orbite en une période presque égale au double de celle de Jupiter.

La mécanique céleste s’emballa alors et le jeu des perturbations gravitationnelles provoqua la migration de Jupiter vers le Soleil et de Saturne vers sa position actuelle. Ce mouvement de masses provoqua de fortes perturbations des autres géantes qui s’éloignèrent du Soleil et, ce faisant, déstabilisèrent l’important réservoir de petits corps.

Ces derniers ont soit été éjectés dans des régions plus lointaines du système solaire, soit ont foncé en direction des planètes internes et y ont provoqué une remontée massive du taux de bombardement météoritique, dont on a des traces sur la Lune aux alentours de 3,9 milliards d’années et que l'on appelle le Grand bombardement tardif, Late Heavy Bombardment, ou LHB, en anglais.

Ce modèle, reposant aussi bien sur des simulations numériques de mécanique céleste à N corps que sur des données planétologiques et issues de l’analyse des météorites et des astéroïdes est connu sous le nom de modèle de Nice.

L’un de ses architectes n’est autre qu’Alessandro Morbidelli et il vient de publier avec ses collègues dans Nature parmi lesquels se trouve Matthieu Gounelle un prolongement de ce modèle.

Cliquer pour agrandir. Le résultat des simulations du modèle de Nice. Il y a 4 milliards d'années (schéma de gauche), Saturne, Uranus et Neptune sont plus proches du Soleil que de nos jours (à droite). Un grand disque massif de petits corps au-delà de l'orbite de Neptune existait alors. Une résonance gravitationnelle entre Jupiter (vert) et Saturne (rouge) provoque alors une migration des géantes et une dissipation du disque des petits corps qui sont chassés soit vers l'extérieur soit vers l'intérieur du système solaire. Crédit : Wikimedia Commons
Cliquer pour agrandir. Le résultat des simulations du modèle de Nice. Il y a 4 milliards d'années (schéma de gauche), Saturne, Uranus et Neptune sont plus proches du Soleil que de nos jours (à droite). Un grand disque massif de petits corps au-delà de l'orbite de Neptune existait alors. Une résonance gravitationnelle entre Jupiter (vert) et Saturne (rouge) provoque alors une migration des géantes et une dissipation du disque des petits corps qui sont chassés soit vers l'extérieur soit vers l'intérieur du système solaire. Crédit : Wikimedia Commons

L'origine des micrométéorites des glaces de l'Antarctique

La conclusion des chercheurs, étayée là aussi par des simulations numériques, ce que l’on sait des astéroïdes et surtout de la composition des micrométéorites retrouvées sur Terre, est qu’une composante non négligeable des petits corps de la ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter n’est pas indigène, c'est-à-dire qu'elle ne vient pas de la formation locale de corps célestes dans le disque protoplanétaire.

On avait depuis longtemps remarqué l'hétérogénéité de la composition physico-chimique de la ceinture mais on l’expliquait par des modifications rapides des conditions de condensation de la matière à l’origine des planétésimaux au niveau de la zone de formation des planètes telluriques. La plupart des météorites tombant sur Terre proviennent de cette ceinture et ce fait conduit à un problème.

En effet, il tombe continuellement sur Terre des micrométéorites qui peuvent être facilement récoltées dans les glaces de l'Antarctique. Or, elles paraissent anormalement semblables à ce que l’on croit savoir de la composition des poussières cométaires, une conclusion fortement appuyée par les analyses des échantillons de la comète Wild II grâce à la mission Stardust.

Ces micrométéorites étant censées provenir essentiellement de la ceinture d’astéroïdes que l'on pense pauvre en petits corps célestes carbonés, on aboutissait à une anomalie, d’autant plus que les abondances isotopiques ne collaient pas non plus.

Les nouvelles simulations basées elles aussi sur le modèle de Nice apportent une réponse. Des comètes, formée un peu au-delà des planètes géantes il y a plus de 4 milliards d’années, auraient été éjectées en direction de la ceinture d’astéroïdes actuelle et s’y serait trouvé piégées. En fait, c’est une part non négligeable des corps de la ceinture qui aurait été capturée lors du LHB. Ces corps sont donc d’origine trans-neptunienne.

Selon le modèle de la boule de neige sale de Whipple, les comètes sont moins compactes que des astéroïdes classiques. Lors de collisions avec eux dans la ceinture d’astéroïdes, elles se seraient fragmentées bien plus facilement et les micrométéorites que nous recevons sur Terre seraient les restes et les preuves de cette contamination de la ceinture par des objets trans-neptuniens.

Il reste encore du travail à faire, notamment en analysant des échantillons de comètes, d’astéroïdes et de roches lunaires dans les décennies à venir pour comprendre si cet ingénieux modèle est vraiment autre chose qu'une belle simulation numérique.


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