La mission Dawn autour de Vesta et Cérès devrait apporter un éclairage nouveau sur les conditions qui ont prévalu pendant la formation des planètes. En effet, ces deux corps sont avant tout des protoplanètes. © Nasa

Sciences

La Nasa prolonge la mission Dawn autour de Cérès

ActualitéClassé sous :Astronautique , Dawn , Nasa

La Nasa a autorisé une deuxième extension de la mission Dawn autour de Cérès, le plus grand objet de la ceinture d'astéroïdes, située entre Mars et Jupiter. Les explications de Pierre Vernazza, chargé de recherche au CNRS et chercheur au laboratoire d'Astrophysique de Marseille.

Contrairement au souhait de l'équipe scientifique de la mission Dawn (celle-ci voulait quitter la planète naine Cérès pour réaliser un survol de l'astéroïde Adeona), la Nasa a décidé de poursuivre la mission autour de Cérès jusqu'à épuisement de ses réserves d'hydrazine. Un survol d'Adeona avait cela d'intéressant que ce type d'astéroïde n'a encore jamais été survolé par une sonde et qu'il est possiblement de ceux qui ont enrichi nos océans très tôt dans l'histoire de la formation de la Terre.

Cette décision peut surprendre au premier abord, notamment parce que le potentiel de découvertes scientifiques significatives est aujourd'hui assez limité. Mais elle s'explique par l'intérêt grandissant que la Nasa porte à Cérès. Cet objet, supposé avoir abrité un océan global dans son passé, est aussi suspecté d'avoir en surface de la glace d'eau mélangée à de la matière organique. Du fait de sa proximité avec la Terre, par rapport à d'autres sites analogues, comme ceux d'Europe (satellite de Jupiter) par exemple, il est une cible de choix pour aller chercher des traces de vie.

Des mesures de la variation du champ de gravité de Cérès (image en couleurs) renseignent les scientifiques sur la structure interne de Cérès. Elles suggèrent que cette planète naine a pu avoir dans son passé un océan global. © Nasa/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Les vestiges d'un océan primordial

Cérès abrite ainsi à sa surface les « vestiges d'un océan primordial, en particulier de la glace d'eau, très vraisemblablement mélangée à de la matière organique », nous explique Pierre Vernazza, chargé de recherche au CNRS et chercheur au laboratoire d'Astrophysique de Marseille. La présence d'eau liquide par le passé et de matière organique, ingrédients essentiels à la vie telle que nous la connaissons, font de Cérès un « des objets les plus intéressants du Système solaire ».

Pour trouver quelque chose de similaire, il faut, par exemple, « aller dans les profondeurs d'Europe, sous sa surface ». Ce qui est important de comprendre, c'est que « c'est l'eau liquide réagissant avec les silicates et la matière organique qui peut créer la vie ». Cette eau liquide existe dans les profondeurs d'Europe mais elle y est difficilement accessible. Quant à Cérès, sa « surface gelée est vraisemblablement le vestige d'un océan primordial ». Les zones d'intérêt sont bien plus faciles d'accès sur Cérès que sur Europe, en termes de distance et de coûts, pour une étude in situ. Il est plus aisé de les explorer que « d'envoyer un lander se poser sur Europe, voire un sous-marin pour explorer ses fonds ».

Pour cette raison, la poursuite de l'exploration de Dawn « peut être interprétée comme la volonté de la Nasa de retourner sur Cérès, avec un lander, dès que l'occasion se présentera ». Une proposition de mission est d'ores et déjà à l'étude. Mais les premières estimations du coût montrent qu'il manque quelque 100 millions de dollars par rapport au budget imparti aux missions Discovery, cadre dans lequel cette future mission sera développée, si la Nasa la sélectionne. Des partenaires étrangers pourraient prendre à leur charge ce surcoût en finançant, par exemple, un ou plusieurs instruments prévus. L'Agence spatiale européenne (ESA) pourrait également contribuer à cette mission en fournissant du hardware. Dans ce contexte, le projet Nautilus, de Pierre Vernazza (le chercheur nous l'avait expliqué en juillet 2016), refait surface ! À suivre donc.

Cérès au plus près du Soleil

L'extension de la mission Dawn va aussi permettre à la sonde d'observer la planète naine d'encore plus près. Il est prévu que celle-ci « s'approche à moins de 200 kilomètres de sa surface, contre 385 kilomètres aujourd'hui ». Son principal objectif sera de chercher des traces d'activité ; priorité sera donnée à l'acquisition de mesures avec le spectromètre à rayons gamma et neutrons, « notamment utilisé pour déterminer et comprendre la composition de la couche supérieure de Cérès et mesurer les quantités de glace que contient sa surface ».

Enfin, la Nasa estime que Dawn devrait fonctionner jusqu'à la seconde moitié de 2018, ce qui lui permettra « d'observer Cérès lorsqu'elle sera au plus près du Soleil, en avril ». C'est une occasion intéressante pour essayer d'observer des « émissions de vapeur d’eau qui sont peut-être à l'origine de la faible atmosphère transitoire ». Celle-ci avait été détectée par l'observatoire spatial Herschel, de l'Agence spatiale européenne, avant l'arrivée de Dawn, mais elle n'a jamais été observée par la sonde. La Nasa a émis l'hypothèse que cette vapeur d'eau pourrait être produite en partie à partir des particules énergétiques du Soleil interagissant avec la glace de Cérès. Sur Terre, une proposition de campagne d'observation dans l'ultraviolet depuis le VLT a été faite à l'ESO. L'idée est de profiter de la présence de Dawn pour essayer d'observer des émissions de vapeur d'eau de façon à coupler ces données avec « les observations in situ de la sonde de la Nasa ».

On notera que l'Agence spatiale américaine n'a pas voulu faire atterrir en fin de mission la sonde Dawn pour ne pas polluer son site d'atterrissage et compromettre les mesures des futures missions. 

Pour en savoir plus

La mission Dawn prolongée autour de Vesta

Article de Rémy Decourt publié le 21/04/2012

La Nasa prolonge de quarante jours la mission Dawn autour de Vesta, un des deux astéroïdes les plus grands de la ceinture d'astéroïdes. Ce séjour supplémentaire n'empêchera pas la sonde d'atteindre Cérès, son prochain objectif, en février 2015.

La sonde Dawn a été lancée en septembre 2007 pour un périple de plusieurs années qui l'a conduit à se satelliser autour de Vesta en juillet 2011 et l'amènera à Cérès en février 2015. Selon les plans initiaux de la Nasa, Dawn aurait dû quitter Vesta le 22 mai 2012 pour rejoindre Cérès. Mais, pour satisfaire les scientifiques qui souhaitaient plus de temps au-dessus de Vesta pour parfaire leur connaissance de cet objet, la Nasa a décidé de prolonger la mission de quarante jours.

Un tel report n'est pas si simple à réaliser, et révèle la maîtrise par les contrôleurs au sol des lois de la gravitation et du pilotage de la sonde. Il est aussi permis par la flexibilité offerte par le système de propulsion électrique de Dawn.

Ce délai supplémentaire permettra d'en savoir plus sur cet objet bien plus passionnant que ne le montrent les images austères de sa surface criblée de cratères. Pendant ces quarante jours, la sonde évoluera à une distance moyenne d'environ 200 kilomètres au-dessus de la surface de Vesta. Durant ces prolongations, les chercheurs poursuivront la cartographie de l'astéroïde car, lorsque la sonde est arrivée en juillet 2011, une grande partie de son hémisphère nord était plongée dans le noir. 

Améliorer les cartes

À la fin de la mission autour de Vesta, la Nasa devrait avoir cartographié tous les recoins de l'astéroïde et ce depuis différentes altitudes. Elle doit également tracer des cartes spectrales de la composition de la surface et de la distribution de l'abondance des principaux éléments présents dans les roches.

Concrètement, cette extension permettra à l'instrument Grand (Gamma Ray and Neutron Detector, détecteur de neutrons et de rayons gamma), imposant de longs temps d'acquisition de données, d'améliorer la qualité des spectres neutrons et gamma. Pour les scientifiques il s'agit d'abaisser les limites de détection pour certains éléments importants comme le potassium (connu pour être en très faibles proportions dans les météorites HED, Howardite-Eucrite-Diogénite). Plus globalement, cet instrument va également réduire les incertitudes sur les mesures des éléments majeurs comme le fer et le silicium, permettant une meilleure cartographie des compositions minéralogiques à la surface de l'astéroïde.