Si vous vouliez faire une étude médico-légale du système solaire, vous pourriez vous diriger vers la principale ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter. C’est là que vous pouvez trouver des roches anciennes datant des premiers jours du système solaire. Là-bas, dans le vide froid de l’espace, loin du Soleil, les astéroïdes sont largement épargnés par l’altération spatiale.
Les scientifiques de l’espace se réfèrent parfois aux astéroïdes – et à leurs fragments de météorite qui tombent sur Terre – comme des capsules temporelles en raison des preuves qu’ils détiennent.
L’astéroïde Psyche est particulièrement intéressant, et la NASA envoie une mission pour enquêter sur le morceau de roche inhabituel.
Avant cette mission, une équipe de chercheurs a combiné les observations de Psyché à partir d’un ensemble de télescopes et a construit une carte de la surface de l’astéroïde.
Les astronomes divisent les astéroïdes en trois catégories. Les astéroïdes carbonés ou de type C sont les plus courants. Ils représentent environ 75% des astéroïdes connus et contiennent de grandes quantités de carbone. Le carbone les rend sombres et leur albédo est faible.
Les astéroïdes siliceux ou de type S sont le deuxième type le plus courant. Ils représentent environ 17% des astéroïdes connus et sont principalement constitués de silicates de fer et de magnésium.
Les astéroïdes métalliques ou de type M sont les types d’astéroïdes les plus rares et représentent environ 8% des astéroïdes connus. Ils semblent contenir plus de métal que les autres types d’astéroïdes, et les scientifiques pensent qu’ils sont la source des météorites de fer qui tombent sur Terre. Les météorites de type M ont été l’une des premières sources de fer de l’histoire de l’humanité.
Psyché (16 Psyché) est un astéroïde de type M. On l’appelle aussi une planète naine car elle mesure environ 220 kilomètres (140 mi) de diamètre. On l’appelle 16 Psyché parce que c’était la 16e planète mineure découverte. (Les astéroïdes plus gros comme Psyché sont également connus sous le nom de planètes mineures.)
(NASA/JPL-Caltech/ASU)
Psyché est parfois appelée “l’astéroïde de la mine d’or” en raison de la richesse en fer et en nickel qu’elle contient. Bien que pour être clair, personne ne pense qu’il est riche en or.
Les images en lumière visible de Psyché ne nous disent pas grand-chose. Le VLT de l’Observatoire européen austral a capturé quelques images de l’astéroïde, mais elles n’ont révélé aucun détail.
L’histoire de Psyché est une histoire d’incertitude. Pendant longtemps, les astronomes ont pensé qu’il s’agissait du noyau de fer exposé d’un corps beaucoup plus grand. Dans cette hypothèse, une collision puissante ou une série de collisions a arraché la croûte et le manteau du corps.
Le plus gros corps aurait été entièrement différencié et aurait mesuré quelque chose comme 500 km (310 miles) de diamètre. Avec la croûte et le manteau disparus, seul le noyau riche en fer est resté.
Cette idée est tombée en disgrâce avec le temps et les astronomes ont continué à l’observer. Les preuves ont montré qu’il n’était pas assez dense pour être du fer solide et qu’il est probablement poreux.
D’autres chercheurs ont suggéré que Psyché avait été perturbé d’une manière ou d’une autre, puis reconstitué sous forme de mélange de métaux et de silicates. Une étude a indiqué que Psyché n’est pas aussi riche en métaux que la pensée et est plutôt un tas de décombres. Dans ce scénario, des collisions avec des astéroïdes de type C plus courants ont déposé une couche de carbone et d’autres matériaux sur la surface de Psyché.
L’idée la plus exotique derrière les origines de Psyché est l’idée ferro-volcanique. Une étude de 2019 a présenté des preuves que Psyché était autrefois une goutte en fusion. Dans ce scénario, les couches externes se sont refroidies et ont formé des fissures de contrainte, et le noyau en fusion flottant a éclaté sous forme de volcans de fer.
La seule façon de savoir avec certitude ce qu’est Psyché est d’aller la voir. C’est donc ce que fait la NASA.
La mission s’appelle Psyché et son lancement est prévu à l’automne 2022. Le vaisseau spatial s’appuiera sur la propulsion solaire-électrique et une manœuvre d’assistance par gravité avec Mars pour arriver à Psyché en 2026.
Il passera 21 mois à étudier l’astéroïde et suivra quatre trajectoires orbitales distinctes, chacune successivement plus proche que la précédente.
Une illustration de la sonde Psyche près de l’astéroïde Psyche. (NASA/JPL-Caltech/ASU)
En se rapprochant de l’astéroïde, il se concentrera sur différents objectifs scientifiques.
Une équipe de chercheurs a construit une nouvelle carte de la surface de Psyché pour aider à préparer la mission.
La carte est dans un article publié dans le Journal of Geophysical Research: Planètes. Le titre est “La surface hétérogène de l’astéroïde (16) Psyché”, et l’auteur principal est Saverio Cambioni du Département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes (EAPS) du MIT.
“La surface de Psyché est très hétérogène”, a déclaré Cambioni dans un communiqué de presse. “C’est une surface évoluée, et ces cartes confirment que les astéroïdes riches en métaux sont des mondes énigmatiques intéressants. C’est une autre raison d’attendre avec impatience que la mission Psyche se rende sur l’astéroïde.”
Dans cette étude, les auteurs ont utilisé l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) pour mieux observer 16 Psyché. ALMA est un radiotélescope composé de 66 antennes de haute précision. Les antennes séparées fonctionnent ensemble comme un interféromètre à haute résolution.
ALMA fonctionne à des longueurs d’onde sensibles à la température et à certaines propriétés électriques des matériaux à la surface de Psyché.
“Les signaux des antennes ALMA peuvent être combinés en un signal synthétique équivalent à un télescope d’un diamètre de 16 kilomètres (10 miles)”, a déclaré la co-auteur Katherine de Kleer, professeure adjointe de sciences planétaires et d’astronomie à Caltech. “Plus le télescope est grand, plus la résolution est élevée.”
La nouvelle carte est basée sur deux types de mesures. L’un est l’inertie thermique, c’est-à-dire le temps qu’un matériau met pour atteindre la température de son environnement. Une inertie thermique plus élevée signifie que cela prend plus de temps.
La seconde est la constante diélectrique. La constante diélectrique décrit la capacité d’un matériau à conduire la chaleur, l’électricité ou le son. Un matériau à faible constante diélectrique conduit mal et est un bon isolant et inversement.
Les chercheurs ont pris les observations d’ALMA sur l’inertie thermique et la constante diélectrique et ont exécuté des centaines de simulations pour voir quelles combinaisons de matériaux pourraient les expliquer. “Nous avons exécuté ces simulations zone par zone afin de pouvoir détecter les différences de propriétés de surface”, explique Cambioni.
Le fer pur a une constante diélectrique infinie. En mesurant la constante diélectrique sur Psyché, les chercheurs ont pu cartographier la surface et localiser des régions plus riches en fer. Le fer a également une inertie thermique élevée car il est très dense.
Ainsi, la combinaison des mesures d’inertie thermique et de constante diélectrique donne une bonne idée des régions de surface de Psyché qui sont riches en fer et autres métaux.
Les chercheurs appellent une caractéristique curieuse sur Psyché la région Bravo-Golf. Cette région a une inertie thermique systématiquement plus faible que les régions d’altitude. La région Bravo-Golf est la dépression située juste à droite du premier méridien de l’astéroïde dans l’image ci-dessous.
Pourquoi une zone à basse altitude a-t-elle une inertie thermique plus faible ? D’autres études montrent que la région est également lumineuse au radar. Pourquoi donc? Les chercheurs ont proposé trois possibilités.
Les basses terres pourraient être riches en métaux mais couvertes de régolithe fin et poreux qui abaisse leur inertie thermique par rapport aux hautes terres couvertes de régolithe plus grossier. L’inertie thermique augmente avec la taille des particules. Dans ce scénario, un régolithe à grain plus fin se serait accumulé dans les basses terres.
“Des étangs de matériaux à grains fins ont été observés sur de petits astéroïdes, dont la gravité est suffisamment faible pour que les impacts secouent la surface et provoquent l’accumulation de matériaux plus fins”, a déclaré Cambioni. “Mais Psyché est un grand corps, donc si des matériaux à grains fins s’accumulent au fond de la dépression, c’est intéressant et quelque peu mystérieux.”
La deuxième hypothèse est que le matériau de surface recouvrant les basses terres est plus poreux que les hautes terres. L’inertie thermique diminue à mesure que la porosité de la roche augmente. Les fractures d’impact pourraient également rendre les basses terres plus poreuses.
La troisième hypothèse est que les basses terres ont des matériaux plus riches en silicate que les hautes terres, ce qui leur donne une constante diélectrique inférieure à certaines zones des hautes terres. L’idée est que la dépression Bravo-Golf aurait pu être formée par un impact avec un impacteur riche en silicate et laisser des résidus riches en silicate.
Dans l’ensemble, l’étude montre que la surface de 16 Psyché est recouverte d’une grande variété de matériaux. Cela ajoute également à d’autres preuves montrant que l’astéroïde est riche en métaux, bien que l’abondance de métaux et de silicates varie considérablement selon les régions.
Cela suggère également que l’astéroïde pourrait être un noyau résiduel d’un corps différencié qui a perdu son manteau et sa croûte il y a longtemps.
“En conclusion, nous apportons la preuve que Psyché est un astéroïde riche en métaux dont la surface est hétérogène, montre à la fois des matériaux métalliques et de silicate, et semble avoir évolué par impacts”, concluent les auteurs.
Simone Marchi est scientifique au Southwest Research Institute et co-chercheuse de la mission Psyche de la NASA. Marchi n’a pas été impliqué dans cette étude mais a commenté son importance dans un communiqué de presse. “Ces données montrent que la surface de Psyché est hétérogène, avec de possibles variations remarquables de composition. L’un des principaux objectifs de la mission Psyché est d’étudier la composition de la surface de l’astéroïde à l’aide de son spectromètre à rayons gamma et à neutrons, et d’un imageur couleur. Ainsi, la présence possible d’hétérogénéités de composition est quelque chose que l’équipe scientifique de Psyche est impatiente d’étudier davantage.”
Il appartiendra à la mission Psyche de la NASA de confirmer plus rigoureusement ces découvertes.
Mais envoyer un vaisseau spatial jusqu’à Psyché pour le comprendre plus en détail ne se limite pas à Psyché lui-même.
Si Psyché est le noyau résiduel d’un planétésimal rocheux et différencié, cela révélera quelque chose sur notre planète et sur la formation des corps différenciés. Contiendra-t-il certains des mêmes éléments légers que nous attendons dans le noyau de la Terre ? Le noyau de la Terre n’est pas assez dense pour être du fer pur et du nickel. Les scientifiques pensent qu’il contient des éléments plus légers comme le soufre, le silicium, l’oxygène, le carbone et l’hydrogène.
La mission Psyché déterminera également si l’astéroïde s’est formé dans des conditions plus oxydantes ou plus réductrices que le noyau terrestre. Cela nous en dira plus sur la nébuleuse solaire et le disque protoplanétaire.
Les gens se réfèrent parfois à Psyché comme l’astéroïde de la mine d’or parce qu’il est si riche en métaux. Un objet de sa taille contiendrait une énorme quantité de fer, bien qu’il soit peu probable que cette valeur soit réalisée ou accessible de si tôt.
Mais si la connaissance est aussi précieuse que le fer, alors 16 Psyché pourrait encore être une mine d’or.
Cet article a été initialement publié par Universe Today. Lire l’article d’origine.
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