Vue d'artiste de la sonde Hayabusa-2 lors de sa deuxième tentative de prise d'échantillons en juillet 2019, près d'un cratère artificiel formé sur l'astéroïde Ryugu en avril. © Akihiro Ikeshit, Jaxa
Sciences

Astéroïde : les échantillons de Ryugu confrontés aux données de Hayabusa 2

ActualitéClassé sous :hayabusa-2 , astéroïde Ryugu , histoire du Système solaire

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Les échantillons prélevés par la sonde Hayabusa 2 sont-ils représentatifs de la surface de Ryugu ? C'est la question que s'est posée l'équipe scientifique de la mission. Et bonne nouvelle, ces échantillons ont des propriétés similaires à celles des fragments éjectés lors des collectes d'échantillons et, de façon plus générale, à celles des roches présentes à la surface de l'astéroïde.

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[EN VIDÉO] L'astéroïde Itokawa en images  Cette animation permet d'admirer Itokawa, le premier astéroïde dont un échantillon, prélevé par la sonde japonaise Hayabusa, est revenu sur Terre. Les analyses ont montré que ce géocroiseur assez petit est en fait le résultat de l'union de deux corps distincts. 

La sonde Hayabusa 2 a effectué deux collectes d'échantillons de Ryugu en 2019, ce qui lui a permis de ramener sur Terre 5,4 grammes de matière de la surface et sous-surface de l'astéroïde. Lors de ces deux prélèvements, de nombreuses images ont été prises, ce qui a permis d'évaluer les propriétés de la surface et du matériau éjecté. Ces propriétés ont désormais pu être comparées à celles du matériau ramené sur Terre.

Les images montrent que les fragments de roche éjectés présentent des variations morphologiques allant de rugueux à lisse, similaires aux rochers de Ryugu, et des formes allant de quasi sphériques à aplaties. Des variations similaires ont été observées de façon plus générale par la sonde et l'atterrisseur franco-allemand (Cnes-DLR) Mascot parmi les rochers à la surface de Ryugu. Le matériau éjecté lors des collectes est donc représentatif du matériau de surface en général.

Image de la surface de Ryugu aux environs du site des première (A) et deuxième (B) récoltes d’échantillons, la deuxième à proximité du cratère produit par l’expérience d’impact par le Small Carry-on Impactor (SCI) d'Hayabusa 2 entouré par une ligne en pointillés. Ces images ont été prises par la caméra de navigation à grand champ de la sonde. Les flèches vertes montrent des exemples de roches et cailloux aplatis. L'étiquette « type 1 » correspond aux roches à surface rugueuses tandis que l'étiquette « type 2 » correspond aux roches à surface lisse. © S. Tachibana et al. (2022)

De la matière poreuse et intacte

L'analyse d'une séquence d'images de ces récoltes montre qu'un des éjectas s'est fragmenté en entrant en collision avec la sonde durant son éjection. Selon les chercheurs, cette collision s'est produite à très faible vitesse (environ 0,1 m/s), tandis que les météorites de type chondrite carbonée, utilisées comme analogues du matériau de Ryugu, nécessitent une vitesse d'impact supérieure à 1 m/s pour être fragmentées. Ce résultat montre que la surface de Ryugu est constituée en partie d'un matériau très poreux et de faible résistance mécanique, ce qui concorde avec les données spectrales mesurées in situ par la sonde.

Plus de 200 fragments récoltés, mesurant entre 1 et 10 millimètres, ont également été observés. L'analyse de la structure, de la morphologie de surface, de la forme et de la couleur de ces fragments montre qu'ils sont similaires au matériau de surface de Ryugu observé par la sonde. Ces échantillons n'ont donc pas été affectés par le processus de récolte et de retour sur Terre et ne souffrent ainsi d'aucun biais d'échantillonnage. Les échantillons sont désormais passés à la seconde phase d'analyses physico-chimiques, plus détaillée, qui permettra d'en savoir plus sur l'histoire géologique de l'astéroïde.

  • Les échantillons de Ryugu sont moins denses qu'anticipé. Cela indiquerait que Ryugu contient de la matière carbonée.
  • Les grains contiennent également de l'eau et un composant azoté.
  • Le matériau de Ryugu est primitif et différent des météorites connues, questionnant la mesure dans laquelle les météorites sont représentatives des astéroïdes.
  • Les échantillons de Ryugu ont des propriétés similaires à celles des fragments éjectés lors des collectes d'échantillons et, de façon plus générale, à celles des roches présentes à la surface de l'astéroïde.
Pour en savoir plus

Astéroïde : les échantillons de Ryugu livrent leurs premiers secrets

Article d'Adrien Coffinet publié le 03/01/2022

Il y a à peine plus d'un an, la sonde Hayabusa-2 nous rapportait des échantillons de l'astéroïde Ryugu. Les premières analyses de ce matériau nous révèlent des informations inattendues, questionnant notre connaissance de l'histoire du Système solaire.

La sonde Hayabusa-2, en orbite autour de (162173) Ryugu de juin 2018 à novembre 2019, nous a rapporté le 5 décembre 2020 des échantillons de cet astéroïde. Cette semaine, les deux premiers articles concernant l'analyse de ce matériau ont été publiés dans Nature Astronomy.

Ryugu est un astéroïde de type C, c'est-à-dire un corps rocheux et sombre riche en carbone et en eau. Les chondrites carbonées, météorites qui proviendraient de tels astéroïdes, présentent de nombreuses caractéristiques indiquant qu'elles ont été altérées par des fluides. Ces corps, qui se seraient formés aux confins de la ceinture d'astéroïdes, contenaient de la glace mélangée à la roche. Une partie de la glace a fondu, ce qui a produit des minéraux argileux et des carbonates (sels).

L'un des objectifs de la mission Hayabusa-2 était d'étudier le lien entre les astéroïdes de type C et les chondrites carbonées. C'est important car les chondrites carbonées sont probablement le genre d'objets qui ont apporté de l'eau et des composés organiques sur Terre, permettant à la vie d'y émerger.

De la poussière moins dense qu'attendu

Hayabusa-2 a collecté 5,4 grammes de poussières, l'équivalent d'une cuillère à café. Ça peut paraître peu, mais ce sont tout de même plusieurs milliers de grains qui peuvent être analysés individuellement. Pour rappel, l'objectif initial était de prélever 0,1 gramme. Comme ces échantillons sont irremplaçables, les analyses ont commencé par des observations non invasives et non destructives et sont actuellement suivies de mesures complexes qui nécessitent la manipulation et la préparation des spécimens.

L'astéroïde Ryugu vu par la sonde Hayabusa-2. © Jaxa, University of Tokyo, Kochi University, Rikkyo University, Nagoya University, Chiba Institute of Technology, Meiji University, Aizu University, AIST

La masse volumique apparente de Ryugu avait été mesurée par Hayabusa-2 à environ 1.190 kg/m3. Cette faible valeur était attendue puisque l'astéroïde est supposé être une pile de débris rassemblés à la suite de la collision d'un corps plus gros et donc avoir une porosité élevée. En revanche, quelle ne fut pas la surprise quand la masse volumique du matériau collecté s'est avérée presque aussi faible, environ 1.300 kg/m3 ! Le processus de collecte aurait dû compacter les grains, de même que les secousses pendant le transit et l'entrée dans l'atmosphère. Cette densité est également très inférieure à celle des météorites présumées similaires à Ryugu.

Les auteurs avancent deux raisons complémentaires à cela. Les météorites qui ont fini sur Terre ont auparavant été éjectées par collision de leur astéroïde parent. Contrairement au matériau de Ryugu, qui était protégé par sa capsule, leur plongeon dans l'atmosphère terrestre a provoqué leur fragmentation. Ainsi, les météorites qui arrivent sur Terre ont connu au moins un événement supplémentaire qui pourrait faire diminuer leur porosité. Ryugu pourrait également contenir plus de matériaux de faible densité, comme des molécules organiques, que de telles météorites. C'est important car cela implique que le matériau de Ryugu a conservé de la matière carbonée que nous n'avons pas pu étudier auparavant. Cela devrait nous permettre d'en apprendre davantage sur les éléments constitutifs primordiaux de la vie.

Analyse préliminaire des grains

La composition de nombreux grains de Ryugu a également été évaluée par spectroscopie. Ce n'est pas la technique la plus courante pour l'analyse compositionnelle préliminaire, mais elle a été utilisée car elle est non destructive, ne nécessite aucune préparation d'échantillons et permet une comparaison directe des grains avec les mesures prises à la surface de Ryugu par Hayabusa-2.

Sans grosse surprise, les grains et la surface de l'astéroïde ont des spectres très similaires, avec tous deux la même empreinte de l'eau (sous forme d'hydroxyde, OH). L'analyse plus détaillée en laboratoire, à des longueurs d'onde plus élevées que celles mesurées sur l'astéroïde, a révélé des caractéristiques supplémentaires, dont une identifiée comme provenant d'un composant azoté qui, selon les auteurs, pourrait provenir de minéraux argileux contenant de l'ammonium ou d'un matériau organique riche en azote. Ceci dit, une technique d'analyse différente sera nécessaire pour déterminer l'abondance des composés organiques dans les échantillons.

Les auteurs ont également trouvé un énorme grain de carbonate d'environ un demi-millimètre de long qui pourrait être riche en fer, très caractéristique de ce type de météorites.

Bien qu'il s'agisse d'une analyse préliminaire, ces articles montrent que le matériau de Ryugu est primitif et suffisamment différent des météorites connues pour nous questionner sur la mesure dans laquelle les météorites sont représentatives des astéroïdes. Cela pourrait changer certains aspects de notre vision de l'histoire du Système solaire.


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