Des chercheurs ont peut-être découvert les plus vieux astéroïdes du Système solaire. Une famille d’astéroïdes est créée suite à une collision avec un corps de la ceinture principale. Les fragments ont en majorité une orbite similaire au corps parent. Cependant, certains prennent peu à peu leurs distances sous l’effet de mini-impulsions créées par le rayonnement solaire. © Nasa, JPL-Caltech

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Découverte des astéroïdes les plus vieux du Système solaire

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Des chercheurs ont enquêté sur un grand nombre d'astéroïdes de la ceinture principale, située entre Mars et Jupiter. Ils en ont découvert 17 qui semblent avoir survécu aux collisions depuis plus de 4 milliards d'années ! Ces astéroïdes anciens ont beaucoup de choses à nous dire sur les origines du Système solaire.

En vidéo : la future sonde Psyché survole l'étrange astéroïde du même nom  La Nasa offre un avant-goût de la mission Psyché, qui doit être lancée en 2023, autour de l’astéroïde du même nom. D’un diamètre estimé à 210 kilomètres, il est l’un des dix corps les plus massifs de la ceinture principale, entre Mars et Jupiter. C’est aussi l’un des plus étranges. De par sa composition essentiellement métallique, il est considéré comme le reste du noyau d’une ancienne planète. Pour les astronomes, une enquête sur le cas unique de Psyché s’impose. Ce fossile a beaucoup à dire sur nos origines. 

Depuis la découverte de Cérès — désormais classée parmi les planètes naines — en 1801 (le plus gros corps de la ceinture principale d’astéroïdes située entre Mars et Jupiter), les astronomes ont recensé plusieurs centaines de milliers d'astéroïdes. Tous, ou presque, sont des fragments — de tailles variables — d'objets considérés comme des graines de planètes, des planétésimaux.

Depuis plus de 4 milliards d'années qu'ils gravitent autour du Soleil, certains sont restés groupés tandis que d'autres, par un effet de mini-propulsion créé par le rayonnement de notre étoile (effet Yarkovsky) conjugué à d'autres rencontres, ont pris des chemins différents de celui de leurs parents... Les planètes géantes s'en sont aussi mêlées, participant ainsi à un imbroglio de trajectoires qui, aujourd'hui, apparaît très fastidieux à démêler.

Certains astéroïdes se sont beaucoup éloignés de leur famille d’origine par un effet de mini-propulsion causé par le réchauffement dû au Soleil et le refroidissement de leur surface (effet Yarkovsky). © Nasa, GSFC

Une poignée d'astéroïdes sans famille

Ce n'est pourtant pas ce qui a arrêté une équipe franco-américaine désireuse de reconstituer toutes ces familles et, ainsi, de mieux comprendre les origines de la ceinture d’astéroïdes« En identifiant toutes les familles au sein de la ceinture principale, on peut déterminer quels astéroïdes ont été formés par des collisions et lesquels pourraient être des membres originaux de la ceinture d'astéroïdes », explique Kevin Walsh, coauteur de l'étude publiée dans la revue Science.

Les chercheurs ont mis au point une technique qui leur a permis de dépister « toutes les familles et leurs membres ». Au cours de ce recensement, ils ont mis la main sur un trésor, caché jusqu'à présent : 17 astéroïdes très anciens qui, selon toute vraisemblance, ne sont apparentés à aucune des quelque 100 familles connues. Ils se situent dans la partie interne de la ceinture. Pour l'instant, leur famille n'a pas encore trouvé de nom car le corps parent n'a pas pu être identifié formellement. D'ailleurs, les chercheurs se demandent si ce parent n'a pas été éjecté lors des épisodes agités de la migration des géantes gazeuses, postérieurs à leur formation.

« [Nous] avons découvert un vide gigantesque peuplé d'une poignée d'astéroïdes, indique l'astronome du SwRI (Southwest Research Institute). Ces reliques doivent faire partie de la ceinture d'astéroïdes originale. C'est le vrai prix pour savoir à quoi ressemblait la ceinture principale juste après sa formation. »

Comprendre la formation du Système solaire

Pour les astronomes, ces fossiles très sombres sont précieux car leurs caractéristiques peuvent éclairer les premières périodes du Système solaire. Leur taille, notamment (ils mesurent tous entre 35 et 100 km), leur a permis de supposer que les planétésimaux se seraient formés par effondrement soudain du nuage protoplanétaire constitué de gaz, de grains et de poussières. S'il en avait été autrement, par exemple par une croissance lente, alors, des corps plus petits, aussi anciens et intacts, subsisteraient. Or, aucun n'a été détecté.

Les chercheurs vont poursuivre l'enquête, tâchant aussi de savoir si ce qu'il s'est passé dans notre Système solaire est universel et se produit ailleurs.

Pour en savoir plus

A-t-on détecté des reliques du Système solaire ?

Article de Laurent Sacco publié le 26 mars 2008

Une équipe d'astronomes a identifié des astéroïdes qui semblent être les plus anciens du Système solaire connus à ce jour. Leur composition, déduite de leur spectre infrarouge, rappelle celle de la fameuse météorite d'Allende. Ces vestiges constituent des cibles privilégiées pour de futures campagnes de prélèvements automatiques par des sondes.

D'après certains modèles de condensation de la nébuleuse protosolaire primitive, il a dû se former il y a au moins 4,55 milliards d'années des petits globules blanchâtres très réfractaires (résistants à de hautes températures) composés d'aluminium et de calcium. De telles structures ont été retrouvées sous forme d'inclusions dans la célèbre météorite tombée près du village d'Allende au Mexique, le 8 février 1969.

Cette chondrite carbonée, considérée comme la pierre de Rosette de la planétologie, a été trouvée éparpillée sur une superficie de plus de 150 kilomètres carrés dans le district de Chihuahua au Mexique. Des centaines de fragments totalisant une masse de plus de deux tonnes furent recueillis. Sur des coupes, on distingue assez facilement les fameuses inclusions riches en aluminium et en calcium, baptisées CAIs pour Calcium Aluminum-rich Inclusions en anglais (voir la figure 1 ci-dessous).

Celles-ci peuvent atteindre un centimètre de diamètre et c'est en leur sein que l'on a retrouvé, grâce à leur composition isotopique fine, des renseignements sur les tout premiers temps de la formation du Système solaire. En particulier, une anomalie dans les abondances de 26Mg et 24Mg, découverte par Jerry Wasserburg du Caltech, plaide pour une injection rapide d'aluminium 26 radioactif et à courte période dans la nébuleuse primitive. Cet apport, provenant de l'explosion d'une supernova, aurait eu lieu juste avant l'effondrement de la nébuleuse qui a conduit à la formation de notre Système solaire.

Figure 1. Un échantillon de la météorite d’Allende, une chondrite carbonée CV3, sciée en plaques d’environ 1 cm d’épaisseur (le cube marqué de la lettre T, de 1 cm de côté, donne l'échelle). Des inclusions réfractaires CAIs (Ca, Al-rich inclusions en anglais) ont été identifiées, comme ici, signalées en rouge sur les plaques 5 et 6. © University of Maryland

Les anciens astéroïdes sont reconnaissables !

L'étude de la composition d'Allende a permis aux planétologues de se faire une idée des caractéristiques spectrales de la lumière que réfléchirait un astéroïde très riche en CAI, et qui serait donc un vestige quasiment inchangé de l'aube de notre Système solaire.

Aujourd'hui, Jessiva Sunchine, de l'université du Maryland et ses collègues de l'université de Hawaï et de la Smithsonian Institution, ont réussi à identifier trois astéroïdes de compositions semblables à la météorite d'Allende et qui seraient même plus âgés. Les spectres en infrarouge et dans le visible obtenus à l'aide de télescopes situés sur le Mauna Kea à Hawaï permettent en effet de conclure que les matériaux composants ces astéroïdes sont plus vieux que celui des météorites trouvées sur Terre. Ainsi, les astéroïdes détectés à l'aide de l'instrument Spex du Nasa Infrared Telescope Facility contiendraient deux à trois fois plus de CAI que toutes les autres chondrites carbonées connues sur notre planète.

Le prélèvement et le retour sur Terre d'échantillons de ces astéroïdes par des successeurs de la sonde japonaise Hayabusa seraient donc du plus haut intérêt pour mieux comprendre la formation du Soleil et des planètes après l'effondrement de la nébuleuse protosolaire.

  • La plupart des astéroïdes de la ceinture principale appartiennent à l'une des 100 familles identifiées.
  • Des chercheurs ont découvert 17 astéroïdes qui ne sont en lien avec aucune de ces familles. Leur corps parent a pu être éjecté de la ceinture d’astéroïdes.
  • Ces 17 trésors sont peut-être des membres originaux de la ceinture d'astéroïdes, ce qui en ferait les plus vieux du Système solaire.