Sur cette vision d'artiste, Lucy, à gauche, explore les astéroïdes troyens et Psyché, à droite, étudie un astéroïde métallique. © Sw RI et SSL, Peter Rubin

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Avec les sondes Psyché et Lucy, la Nasa va étudier de curieux astéroïdes

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Deux nouvelles missions du programme Discovery viennent d'être annoncées, Lucy et Psyché, l'une vers des prisonniers de Jupiter qui viennent sans doute de beaucoup plus loin, et l'autre vers un curieux astéroïde métallique, peut-être le vestige d'un noyau de planète rocheuse disparue. De quoi mieux comprendre 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. 

En ces temps incertains où les financements pour la recherche fondamentale se font de plus en plus difficiles à obtenir, l'annonce des prochaines missions du programme Discovery étaient très attendue. Mis en place en 1992, il concentre l'effort de la Nasa pour l'exploration robotisée du Système solaire avec des missions spatiales plus fréquentes, car moins chères et plus efficaces.

Il en est de célèbres comme :

Ce 4 janvier 2017, deux missions ont finalement été sélectionnées et elles ont pour objectif principal de percer certains des secrets de l'origine du Système solaire via l'étude des astéroïdes, mais pas de n'importe lesquels :

  • Lucy, qui sera lancée en 2021, partira en direction des troyens de Jupiter, des petits corps célestes piégés aux points de Lagrange L4 et L5 de la géante gazeuse et qui intriguent les astronomes et les planétologues.
  • Psyché, en 2023, ira inspecter un astéroïde de la ceinture principale dont tout semble indiquer qu'il est métallique.

Afin d'optimiser les ressources accordées au programme Discovery, Lucy sera équipée de versions améliorées des instruments ayant fait le succès de la mission New Horizons, à savoir Ralph et Lorri, ainsi que de l'instrument Otes qui se trouve à bord d'Osiris-Rex, la sonde à destination de l'astéroïde Bennu.

À 60° de part et d'autre de Jupiter, sur son orbite, les champs de gravité combinés du Soleil et de la géante piègent des petits corps célestes qui accompagnent alors Jupiter. Ce sont les troyens, qu'illustre ce dessin d'artiste. © Nasa

Lucy, les troyens, la ceinture de Kuiper et l'aube du Système solaire

Si tout va bien, Lucy sera lancée en octobre 2021 et elle devrait atteindre la ceinture principale d'astéroïdes entre Mars et Jupiter d'ici 2025. Elle ne s'y arrêtera pas car son objectif est un groupe de six astéroïdes troyens de Jupiter qu'elle explorera de 2027 à 2033. Il y aura d'abord 3548-Eurybate, 15094-Polymèle, 11351-Leucos, 21900-Oros au point de Lagrange L4 puis l'astéroïde binaire 617-Patrocle-Ménétios en L5. Le premier astéroïde troyen a été découvert en 1906 par Max Wolf qui l'a baptisé Achille. Depuis, on a donné des noms des héros grecs de l'Iliade aux corps célestes en L4 et des noms de héros troyens aux corps trouvés en L5.

L'origine de ces troyens, piégés par les champs de gravitation combinés du Soleil et de Jupiter, reste incertaine. Les observations dans le domaine de l'infrarouge réalisées avec Wise les font apparaitre comme généralement sombres, réfléchissant peu de lumière et peut-être teintés de rouge-brun. Cela s'accorde avec l'idée (issue des simulations numériques de l'origine et de l'évolution du Système solaire) que beaucoup de ces corps se sont formés dans la ceinture de Kuiper, aux confins du Système solaire, et qu'ils sont recouverts de matière organique. Les troyens seraient donc très primitifs et porteurs d'informations sur les dix premiers millions d'années du Système solaire. Ils seraient aussi, en prime, un moyen commode d'étudier les corps de la lointaine ceinture de Kuiper, bien plus difficile à atteindre. Rappelons que la sonde New Horizons, partie en janvier 2006, a atteint Pluton en juillet 2015 et frôlera un objet de Kuiper en 2019.

Puisque Lucy devrait nous éclairer sur l'origine des planètes, son nom est un clin d'œil à la célèbre australopithèque, qui nous a tant appris sur l'histoire de l'humanité. D'ailleurs, la sonde ira également jeter un coup d'œil à 52246-Donaldjohanson, un astéroïde de la ceinture principale nommé en l'honneur du codécouvreur de l'hominine.

Une vue d'artiste de la mission Psyché au-dessus de son astéroïde cible. ©Sw RI, SSL, Peter Rubin

Psyché nous apprendra-t-elle à exploiter les métaux des astéroïdes ?

Lancée en principe en 2023, Psyché n'arrivera qu'en 2030 à sa destination, un astéroïde au bord externe de la ceinture principale dont le nom est 16-Psyche. Avec un diamètre de 213 kilomètres environ, il est apparemment constitué majoritairement de métaux car il réfléchit particulièrement bien les ondes radar et sa densité semble élevée.

Si l'on se fie aux météorites métalliques trouvées sur Terre ainsi qu'à l'étude de l'intérieur de notre planète, 16-Psyche devrait être le reste du noyau d'un petit corps céleste différentié, composé d'un alliage de fer et de nickel similaire au noyau de la Terre. Le manteau rocheux qui l'entourait aurait été arraché lors d'une collision violente entre deux petites planètes. À moins que des surprises dans les observations de la sonde contraignent à repenser radicalement l'origine des météorites métalliques.

Une coupe de la météorite Gibeon, une sidérite octaédrite classée IV A, trouvée en Namibie en 1836. La belle structure de ses figures de Widmanstätten et son excellent état de conservation en font la météorite la plus utilisée en bijouterie. Pour les géologues, elle donne des indices sur l'aspect du noyau en fer et en nickel de la Terre. On pense en effet que ces météorites sont des vestiges des noyaux de petites planètes. © L. Carion, carionmineraux.com

Il se peut que Psyché, qui sera équipée d'un magnétomètre, puisse détecter un champ magnétique rémanent, peut-être le vestige d'un temps où l'astéroïde était en fait le cœur d'une planète de la taille de Mars, lieu de l'analogue de la géodynamo terrestre.

En tout état de cause, si 16-Psyche nous donne bien l'opportunité d'étudier directement un cœur métallique de planète tellurique, il devrait aussi permettre d'affiner nos idées sur l'exploitation des ressources métalliques dans les astéroïdes.

Les explications de la Nasa sur les deux missions Discovery. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa