De la poussière éjectée de la surface de Bennu vue le 19 janvier 2019 par Osiris-Rex, alors à 1,61 km d'altitude. © Nasa/Goddard/University of Arizona/Lockheed Martin

Sciences

Osiris-Rex : deux découvertes surprenantes sur l'astéroïde Bennu !

ActualitéClassé sous :astéroïdes , Bennu , géocroiseur

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Bennu nous cache plein de surprises. Sous ses airs de vulgaire caillou amorphe, c'est au contraire un astéroïde actif duquel jaillissent des gerbes de particules. Pourvu d'une surface étonnamment accidentée, que la Nasa n'avait pas anticipée, l'astéroïde se laissera difficilement approcher par la sonde Osiris-Rex qui doit prélever des échantillons de son sol en 2020.

Surprise : il pleut des poussières sur Bennu ! Sous les yeux d'Osiris-Rex, en orbite autour de cet astéroïde cubique d'environ 500 mètres de diamètre depuis le début de l'année, Bennu s'est révélé être un astéroïde actif, c'est-à-dire qui expulse de la matière dans l'espace, un peu à la manière d'une comète. C'est la première fois qu'un astéroïde présentant une telle activité est visité par une sonde. Un peu de la matière éjectée, prisonnière de la gravité, retombe à la surface.

Cette découverte est un des derniers résultats en date, retournés par Osiris-Rex, qui ont été annoncés lors du 50e Congrès de planétologie qui se tient cette semaine au Texas, et ont fait l'objet de plusieurs publications dans Nature. De manière tout aussi inattendue, mais moins réjouissante, Bennu exhibe également une surface plus rocailleuse que prévu. Il donne donc du fil à retordre à l'équipe de la mission, qui avait conçu Osiris-Rex avec, en tête, une surface plus lisse.

Bennu est un astéroïde actif

Lancée en 2016, la sonde de la Nasa Osiris-Rex a rejoint Bennu le 3 décembre 2018, un corps de grand intérêt pour les astronomes car, avec 4,5 milliards d'années au compteur, cet astéroïde est un fossile de la formation du Système solaire. Peu après s'être placée en orbite autour de Bennu, le 31 décembre, Osiris-Rex a observé dès le 6 janvier 2019 de mystérieuses taches brillantes à proximité de l'astéroïde : des panaches de particules éjectées de la surface.

« La découverte de ces panaches est une des plus grosses surprises de ma carrière », a réagi dans un communiqué de la Nasa Dante Lauretta, de l'université d'Arizona, également responsable scientifique de la mission Osiris-Rex. En tout, 11 évènements éruptifs ont été observés entre janvier et aujourd'hui, parmi lesquels trois étaient plutôt conséquents, comprenant des « dizaines voire plus de cent particules », a détaillé Dante Lauretta, d'après Space.com.

Éjection de particules de la surface de Bennu (en vert), vue par Osiris-Rex. Les points encerclés de jaune sont des étoiles. © Nasa/Goddard/University of Arizona/Lockheed Martin/KinetX Inc

Les particules, ou devrait-on dire fragments de roches puisqu'elles mesurent de l'ordre de quelques centimètres à quelques dizaines de centimètres, ont été éjectées à des vitesses variées allant de quelques centimètres par seconde à 3 m/s. Les plus rapides d'entre elles ont été expulsées dans l'espace, mais les autres, recapturées par la gravité de Bennu, tournent en orbite autour de lui et finissent par pleuvoir à la surface.

Le mécanisme à l'origine de ces panaches de poussières demeure incertain. Les scientifiques spéculent qu'ils proviennent du dégazage d'éléments volatils présents à la surface ou immédiatement sous la surface de l'astéroïde, réchauffés par le Soleil, qui à leur tour expulsent la poussière. Les panaches ont été effectivement observés alors que Bennu était à son périhélie, point de son orbite le plus proche du Soleil, passé début janvier. L'équipe de la mission a en tout cas assuré que la sonde ne courait aucun danger. Le vrai défi pour Osiris-Rex vient plutôt de la quantité élevée et imprévue de rochers à la surface de Bennu.

Des images de la surface rocailleuse de Bennu, observée par Osiris-Rex le 25 février 2019 à une distance de 1,8 kilomètre de l'astéroïde. L'image de gauche a été prise par la caméra MapCam. Les deux vues rapprochées à droite ont été capturées par la caméra PolyCam. Celle du haut montre un rocher d'une dimension de 15 mètres. Sur celle du bas, on aperçoit une zone relativement lisse couverte de régolithe. © Nasa/Goddard/University of Arizona

Osiris-Rex aura du mal à toucher Bennu

L'étape capitale du séjour d'Osiris-Rex autour de Bennu, actuellement à près de 85 millions de kilomètres de la Terre, est la collecte d'échantillons du sol. On devrait y assister en 2020, mais l'opération, une manœuvre de touch and go devant conduire la sonde à toucher brièvement la surface pour repartir presque aussitôt, s'annonce déjà plus délicate que prévu. Osiris-Rex devra en effet travailler sur un site d'échantillonnage bien plus petit que les 50 mètres de diamètre pour lesquels elle avait été initialement conçue, car il n'existe pas de surfaces libres de cette taille sur Bennu.

En se fiant aux modèles élaborés à partir d'images radar du relief et de mesures de l'inertie thermique (capacité de stockage et de diffusion de la chaleur) de Bennu, les membres de la mission s'attendaient à découvrir une surface plutôt lisse, parsemée de quelques gros rochers. En réalité, Bennu affiche sur toute sa surface une grande densité de rochers, avec de gros spécimens mesurant plus de 30 mètres. Entre ces rochers, les scientifiques n'ont identifié qu'un nombre limité de sites, couverts de régolithe (poussière relativement fine), adaptés à l'échantillonnage. Or, ils ont tous une dimension de 5 à 20 mètres maximum.

L'équipe reste cependant confiante en la capacité de la sonde à réussir sa manœuvre et travaille déjà sur les modifications nécessaires. Le retour d'Osiris-Rex avec un petit peu de Bennu dans ses valises est prévu pour 2023. D'ici là, Osiris-Rex devrait aussi se prononcer sur une découverte faite par une étude séparée, parue dans Geophysical Research Letters, qui a montré que Bennu tourne de plus en plus rapidement sur lui-même, gagnant environ une seconde tous les 100 ans. Cette accélération infime, que les chercheurs attribuent à la façon dont le rayonnement du Soleil frappe l'astéroïde (effet Yorp), prend de l'importance quand on se rappelle que Bennu existe depuis 4,5 milliards d'années. Elle a pu notamment entraîner une perte de matière.

  • Deux découvertes majeures ont été faites par la sonde Osiris-Rex en orbite autour de l'astéroïde Bennu, un vestige de la naissance du Système solaire âgé de 4,5 milliards d'années.
  • Bennu est un astéroïde actif : des panaches de particules sont éjectées de sa surface, mais on ignore encore pourquoi et comment.
  • La surface de Bennu est beaucoup plus rocailleuse que prévu par les modèles. Pour collecter un échantillon du sol (prévu en 2020), Osiris-Rex devra donc manœuvrer entre les rochers sur un site plus petit que celui pour lequel elle avait été conçue.
     
Pour en savoir plus

Osiris-Rex autour de l’astéroïde Bennu : premières découvertes et réactions

Article de Rémy Decourt, publié le 14/12/2018

La présence de minéraux ayant interagi avec l'eau n'est pas la seule découverte des premières observations rapprochées de l'astéroïde Bennu par la sonde de la Nasa Osiris-Rex. Si ce petit monde très primitif peut nous aider à comprendre comment la vie est, peut-être, venue des astéroïdes, il peut aussi la détruire car son orbite coupe celle de la Terre. Les explications de Patrick Michel, astrophysicien, directeur de recherches au CNRS, et membre de l'équipe scientifique de la mission.

Arrivée à proximité de Bennu le 3 décembre, la sonde Osiris-Rex y stationne autour, à seulement une vingtaine de kilomètres de distance. Depuis cette date, elle renvoie des images et des données extraordinaires d'un nouveau monde. Il y a deux jours, l'équipe scientifique de la mission a annoncé les premiers résultats et certains sont « très excitants et enthousiasmants comme la présence de minéraux hydratés, c'est à dire des minéraux qui ont interagi avec l'eau », explique Patrick Michel, astrophysicien, directeur de recherches au CNRS et membre de l'équipe scientifique de la mission. 

Les observations de Bennu ont débuté dès la phase d'approche et ont continué avec des survols à basses altitudes, à seulement 7 kilomètres de sa surface. Elles ont confirmé ce à quoi les scientifiques s'attendaient en termes « de forme, de masse et de densité ». L'astéroïde ressemble étonnamment au modèle de forme, dérivé des données acquises par le radar d'Arecibo réalisé en 2013. Quant à sa densité (1,19 grammes par centimètres cube), elle est aussi très proche de celle estimée depuis le sol terrestre avec une technique alors inédite qui a consisté à « mesurer l'effet thermique, appelé Yarkovsky, qui perturbe la trajectoire de l'astéroïde autour du Soleil ». À l'avenir, cette technique validée pourra ainsi être utilisée pour caractériser les astéroïdes les plus proches de la Terre avec des résultats proches de la réalité.

L’astéroïde Bennu lors de l'approche d'Osiris-Rex. © Nasa, Centre spatial Goddard

Les données spectrales indiquent que Bennu est lié aux chondrites carbonées de type CM et CI, ce qui en fait un « objet très primitif » dont le corps parent se serait « formé très tôt dans l'histoire de la formation du Système Solaire dans une région riche en eau ». La composition de cet objet d'environ 500 mètres de diamètre est donc « fidèle à celle du matériau présent dans les premières phases de formation du Système solaire il y a 4,6 milliards d'années » ; ce qui va permettre aux scientifiques d'approfondir leurs connaissances sur cette époque.

De multiples scénarios pour se protéger de l'astéroïde

Mieux encore, la présence de matière carbonée et d'eau qui sont « deux éléments essentiels à l'émergence de la vie sur Terre », rend son étude encore plus passionnante, notamment pour vérifier les scénarios qui « suggèrent que l'eau et la matière organique nécessaires à l'émergence de la vie sur Terre viennent des astéroïdes ».

La forme et la densité de Bennu laissent penser qu'il s'agit d'un astéroïde très poreux de type rubble pile, « c'est-à-dire un agrégat de pierres, de cailloux et de gravats avec des zones de vide ». Cela confirme les scénarios qui suggèrent que ces objets sont le fruit de la « destruction d'un corps parent dans la ceinture des astéroïdes par collision, dont les fragments se réaccumulent du fait de leurs attractions mutuelles lorsqu'ils s'échappent pour former des agrégats tels que Bennu ». Ces objets sont ensuite placés dans des « zones instables de la ceinture qui les envoient vers la Terre » .

Ce type de structure n'est pas une bonne nouvelle pour la défense planétaire. Il faut se rappeler que Bennu est un astéroïde qui a comme particularité d'être susceptible d'entrer en collision avec la Terre vers la fin du XXIIe siècle. Il est donc important de « connaître sa structure dans le but évident de pouvoir concevoir une méthode efficace pour le dévier si le risque de collision était avéré ». En effet, selon sa densité, s'il est poreux ou constitué d'un assemblage de cailloux faiblement liés ensemble avec du régolithe, « l'énergie d'impact nécessaire pour le dévier avec un projectile artificiel lancé à haute vitesse, comme le prévoit la mission Dart (test de déviation d'astéroïde en collaboration avec l'Esa et la Nasa) sera différente ». Il faudra tenir compte de la nature de l'astéroïde qui le rend très résistant à un impact, notamment « parce que les ondes de choc se dispersent dans les zones de vide ».

Détails de la surface de l'astéroïde Bennu acquis par la sonde Osiris-Rex de la Nasa. @ Nasa, Centre spatial Goddard

Une surface étonnante de diversité

Parmi les caractéristiques les plus étonnantes, citons ces deux « gros rochers d'une dizaine de mètres de hauteur qui semblent juste posés sur l'astéroïde ». On remarque aussi des zones avec des « albedos plus élevés que d'autres » qui s'expliqueraient par la « présence de matériaux récemment érodés, à l'échelle du Système solaire, exposant du matériau plus fraîchement exposé aux radiations solaires ou par une différence de composition ». On note aussi la présence de petits cratères qui ne sont pas très profonds, en contradiction avec les « modèles appliqués aux astéroïdes poreux qui les prévoient plus profonds ».

Enfin, en prévision de l'exploitation minière des astéroïdes, la présence d'eau en grande quantité, sous la forme de molécules contenant des groupes hydroxyles -OH, constitués d'un atome d'oxygène lié à un atome d'hydrogène emprisonnés dans les argiles, est aussi très « intéressante pour les start-up qui font le pari d'exploiter et d'utiliser leurs ressources naturelles ». Dans le cas de Bennu, il serait possible d'extraire de l'oxygène, des ergols, voire de l'eau potable.

Ces prochaines semaines, les survols de Bennu seront plus rapprochés avec des résolutions de seulement quelques centimètres. À partir de février 2019, l'équipe de la mission commencera à chercher les « sites les plus propices pour collecter des échantillons ». Le choix des sites s'effectuera en juillet en vue d'une récolte un an plus tard, en juillet 2020. Les retours d'échantillons sont cruciaux pour une « caractérisation précise du matériau composant ce type de corps, traceur de notre histoire ». L'analyse des échantillons pourra, de plus, se poursuivre sur Terre pendant des générations grâce aux avancées des techniques d'analyse en laboratoire, comme c'est le cas aujourd'hui avec les roches lunaires rapportées par les missions Apollo de la Nasa.


OSIRIS-REx est arrivé à destination de l'astéroïde Bennu

Article de Rémy Decourt publié le 03/12/2018

Partie de Terre en septembre 2016, la sonde Osiris-Rex a atteint son objectif, l'astéroïde Bennu, pour une mission ambitieuse. Cette sonde de la Nasa a pour objectif de rapporter jusqu'à deux kilogrammes de matière de l'astéroïde afin de mieux le comprendre car son orbite coupe celle de la Terre. Les explications de Patrick Michel, astrophysicien, directeur de recherches au CNRS, et membre de l'équipe scientifique de la mission.

Alors que la sonde OSIRIS-REx vient d'atteindre sa cible, l'astéroïde Bennu, Patrick Michel, astrophysicien, directeur de recherches au CNRS et membre de l'équipe scientifique de la mission, nous explique pourquoi cette mission de la Nasa n'est pas « une mission de plus, à destination d'un astéroïde, vestige de la formation des planètes ».

Bien que cet astéroïde ressemble à Ruygu, à côté duquel évolue actuellement la sonde Hayabusa2, laquelle se prépare à récupérer des échantillons, Bennu est un astéroïde bien plus petit : « 500 mètres de diamètre, contre 900 mètres pour Ryugu ». La comparaison des deux astéroïdes, « qui seront observés en détails avant la prise d'échantillon », doit nous permettre de comprendre comment le « comportement de la matière varie dans deux environnements gravitationnels distincts ».

Comme Ryugu, Bennu est un « objet primitif et carboné dont on suppose que sa composition a conservé la mémoire de la composition initiale du matériau présent lorsque s'est formé le Système Solaire et à partir duquel se sont formées les planètes ». Après s'être focalisés sur les astéroïdes de type silicatés, les astronomes s'intéressent de près aux objets carbonés, la matière la plus primitive et « l'élément le plus important de tous pour l'apparition de la vie ». L'étude de Bennu doit aussi nous aider à comprendre si la « matière organique et potentiellement hydratée, présente sur Bennu, a les mêmes similitudes que celles du vivant sur Terre et que l'eau des océans terrestres ».

Cet astéroïde a comme autre particularité d'être susceptible d'entrer en collision avec la Terre vers la fin du XXIIe siècle avec une probabilité de collision en 2175 (une chance sur 24.000). Il est donc important d'envoyer une sonde pour mieux « connaitre sa structure et sa composition dans le but évident de pouvoir réagir à temps si le risque de collision était avéré ». En effet, selon sa densité, les scénarios pour s'en protéger sont différents. Par ailleurs, un effet thermique, appelé Yarkovsky, qui contribue à l'évolution de la trajectoire de l'astéroïde sera mesuré, permettant une estimation plus fine des probabilités de collision.

Jusqu'à deux kilogrammes de matière rapportés sur Terre

Comme Hayabusa2, le principal objectif d'OSIRIS-REx est de rapporter des échantillons sur Terre. Mais, à la différence de la sonde japonaise qui prélèvera seulement « cent milligrammes, voire un gramme de matière de l'astéroïde Ryugu », la sonde américaine a pour « objectif de récolter un minimum de 60 grammes et jusqu'à deux kilogrammes d'échantillons de Bennu ». Notez que si la quantité de matériaux rapportés par Hayabusa2 peut paraître dérisoire, elle « sera suffisante pour réaliser des analyses inédites de matériaux vieux de 4,5 milliards d'années qui ont été très peu modifiés ».

Quant à l'incertitude sur la quantité de matériaux qu'est susceptible de récupérer OSIRIS-REx, elle s'explique par la « difficulté de dimensionner correctement un outil de collecte et l'absence de connaissances initiales de l'état de surface du petit corps » car les « ingénieurs et scientifiques ne peuvent obtenir aucune information détaillée concernant la surface et la structure interne des astéroïdes depuis le sol terrestre ».

L'astéroïde Bennu photographié par la sonde OSIRIS-REx le 29 octobre 2018 quand la sonde se trouvait à 330 kilomètres de l'astéroïde. © Nasa, Goddard, Université d'Arizona

En raison de leurs petites tailles, les astéroïdes sont des mondes très différents de la Terre en terme de gravité. Ils « induisent des phénomènes physiques inconnus sur Terre et difficilement reproductibles en laboratoire ». La dynamique de surface est aussi très différente. Par exemple, « nous avons encore une très mauvaise compréhension du comportement du sable en absence de gravité ». À ces contraintes, s'ajoute la nécessité de « réaliser un outil de collecte qui s'adapte à une très grande variété de terrain ». C'est aussi vrai pour l'équipe d'Hayabusa2 qui espère trouver un astéroïde avec au moins quelques terrains relativement plats et pauvres en gros rochers. Or, Ryugu s'avère être un monde très accidenté, ce qui va « rendre la récolte, basée sur une approche touch and go d'au moins 5 secondes pour récupérer les échantillons, bien plus risquée que prévue ».

OSIRIS-REx utilisera un système de collecte très différent de celui d'Hayabusa2. La sonde américaine utilisera un cylindre, au bout d'un bras de 3,2 mètres, qui, au « contact de la surface remuera la poussière et propulsera un jet d'azote pendant quelques secondes ; ce qui devrait créer un vortex qui entraînera les poussières et les cailloux, jusqu'à une taille de l'ordre de 3 centimètres, à l'intérieur du cylindre ».


L'astéroïde Bennu est en vue de la sonde Osiris-Rex

Article de Xavier Demeersman publié le 28/08/2018

Partie de la Terre il y a deux ans, Osiris-Rex n'est plus très loin de sa cible, le géocroiseur Bennu. L'approche finale vient de commencer.

Vous vous en souvenez peut-être : fin septembre, l'année dernière, la sonde Osiris-Rex (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security-Regolith Explorer) faisait un détour par la Terre, nous transmettant une carte postale de la planète (et de son satellite) et surtout, l'engin de la Nasa profitait de cette visite programmée pour prendre de la vitesse et ainsi rejoindre plus vite sa cible. Dix mois et demi plus tard, après un voyage interplanétaire de quelque 1,8 milliard de kilomètres depuis son départ il y a presque deux ans, la voici enfin en vue de Bennu (ou Bénou, anciennement 1999 RQ36). Le 17 août dernier, à une distance de (seulement) 2,2 millions de kilomètres, elle a ouvert son œil PolyCam sur le corps céleste qu'elle va bientôt survoler. L'approche finale, prélude à cette mission très ambitieuse, a commencé. L'arrivée est prévue le 3 décembre.

L’approche finale de l’astéroïde Bennu

D'ici là, point de répit pour Osiris-Rex et tous ceux qui sont derrière lui, scientifiques et ingénieurs. « [...] l'équipe de la mission va passer les prochains mois à en apprendre le plus possible sur la taille, la forme, la surface et l'environnement de Bennu avant que l'engin spatial n'atteigne l'astéroïde », a précisé Dante Lauretta qui dirige la mission à l'université d'Arizona. Il s'agit bien sûr d'être bien préparé à l'accompagnement de cet astre d'une taille estimée à environ 492 mètres de diamètre.

Première image de l’astéroïde Bennu prise le 17 août par Osiris-Rex. © Nasa, Goddard, University of Arizona

Au cours de cette phase finale d'approche, Osiris-Rex procédera donc à la détection d'éventuels compagnons au géocroiseur et activité comme des dégazages ; à partir du premier octobre, elle commencera à ralentir, à la mi-octobre, il sera question d'éjecter la protection de son bras - celui qui procédera aux prélèvements -, à le déployer et à le photographier ; vers la fin octobre, au moyen de la suite Ocam - elle comprend PolyCam, MapCam et SamCam -, l'équipe dressera un premier portrait global de Bennu puis débutera la cartographie de l'astre.

Au menu de la mission Osiris-Rex

Via ses différents instruments, la sonde va donc faire plus ample connaissance avec cet astéroïde considéré comme potentiellement dangereux, de par son orbite qui croise celle de la Terre tous les six ans. Mais ce ne sera pas l'unique objectif. Loin de là.

En l'étudiant de très près et en rapportant jusqu'à deux kilogrammes d'échantillons prélevés à sa surface (la cueillette est prévue en juillet 2020), les scientifiques auront donc un regard inédit sur les ingrédients préservés du Système solaire primitif qui pourraient nous raconter la naissance du Soleil et des planètes. La matière organique dont recèle Bennu pourrait avoir aussi beaucoup à leur dire au sujet de l'apparition de la vie sur Terre.

En outre, les chercheurs souhaitent mieux comprendre le comportement des astéroïdes tout au long de leur parcours (les modifications de leur trajectoire, etc.) et aussi évaluer la manne qu'ils représentent pour les futurs mineurs de l'espace.

Le retour sur Terre de la précieuse marchandise est attendu pour septembre 2023.

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