Astéroïdes

Qu'est-ce qu'un astéroïde ?

De nombreux petits corps rocheux appelés astéroïdes sont présents dans le système solaire, une partie importante d'entre eux circulent dans un anneau, entre l'orbite de Mars et celle de Jupiter entre 2 et 4 UA (symbole : UA) La distance moyenne de la Terre au Soleil. Une UA vaut 149 597 871 km. C’est une unité souvent utilisée pour les distances dans le système solaire, ou pour l'écartement de deux étoiles dans un système double. , dans ce que les astronomes appellent la ceinture d'astéroïdes, autrement appelée ceinture principale. Elle marque ainsi la limite entre les planètes telluriques et les géantes gazeuses. Si les astéroïdes étaient "lumineux", nous en verrions autant que d'étoiles dans le ciel nocturne. Un astéroïde est un objet céleste non observable à l'œil nu, à cause de sa petite taille qui varie de quelques dizaines de mètres à plusieurs centaines de kilomètres de diamètre et qui fait partie de notre système solaire. Les objets de moins de 50 m de diamètre sont appelés des météorites. Les astéroïdes ne sont pas des satellites de planètes. Ce sont des débris du disque protoplanétaire, qui n'étant pas assez nombreux et massifs, n'ont pas réussi à se regrouper suffisamment, pendant leur formation, pour former une planète. Les astéroïdes ont une grande importance dans la compréhension de la formation du système solaire, c’est pour cette raison que les astronomes montrent un fort intérêt à l'étude de ces objets. La ceinture d’astéroïdes ou ceinture principale, n’a pas été découverte en tant que telle, on cherchait autre chose, c’est l'effet serendipNéologisme issu de l'anglais serendipity, du vieux persan Serendip, nom de Sri Lanka. Définition de Walpole (1754) : Le fait de découvrir quelque chose par accident et sagacité alors que l'on est à la recherche de quelque chose d'autre. Définition de Merton (1945) : La découverte par chance ou sagacité de résultats pertinents que l'on ne cherchait pas. Elle se rapporte au fait assez courant d'observer une donnée inattendue, aberrante et capitale qui donne l'occasion de développer une nouvelle théorie ou d'étendre une théorie existante. Définition de Charles Darwin (1953) : Qualité qui consiste à chercher quelque chose et, ayant trouvé autre chose, à reconnaître que ce qu'on a trouvé a plus d'importance que ce qu'on cherchait.. Le premier astéroïde fut découvert par hasard le 31 décembre 1800 par Giuseppe Piazzi, directeur, à l'époque, de l'observatoire de Palerme (Sicile). C’est en observant la constellation du Taureau, qu'il aperçut un objet non identifié se déplaçant très lentement dans le ciel nocturne. Son collègue, Carl Friedrich Gauss détermina la distance exacte de cet objet inconnu et plaça cet astre entre les planètes Mars et Jupiter. Piazzi le nomma Cérès, du nom de la déesse grecque qui fait sortir la sève de la terre et qui fait pousser les jeunes pousses au printemps. Entre 1802 et 1807, trois autres corps furent découverts : Pallas, Junon et Vesta.
En 1868, 100 astéroïdes étaient connus.
La 1 000ème découverte homologuée eut lieu en 1921 et la 10 000ème en 1989. En mars 2006, il y avaient 129 436 astéroïdes homologués. La sonde NEAR Shoemaker (Near Earth Asteroid Rendezvous) fut lancée le 17 février 1996 par la NASA pour étudier en détails Éros, l'un des plus gros astéroïdes géo croiseurs. Cette sonde donna une cartographie complète d'Éros en 2000, elle s'est finalement posée sans dommage sur l'astéroïde, le 12 février 2001 et envoya son dernier signal le 28 février 2001.

L'espace n'est pas vraiment vide, il est jonché de poussières et de matière datant de la création du système solaire. Les astéroïdes et les comètes, objets métalliques et rocailleux, se déplacent à une allure vertigineuse autour des planètes et de notre Soleil. Les météorites et les comètes pilonnent les planètes depuis la naissance du système solaire. Bien qu'ils paraissent sagement installés sur leurs orbites entre Mars et Jupiter, ils sont parfois destructeurs et on leur doit vraisemblablement l'apparition de la vie sur Terre. Les astéroïdes étant nos voisins les plus proches, ils sont d'une manière ou d'une autre, liés à notre destin. La masse totale de tous les astéroïdes de la ceinture principale gravitant autour du Soleil entre Mars et Jupiter est très petite, elle est estimée à 4×10²¹ kilogrammes, ce qui équivaut approximativement à 5% de la masse de la Lune.
On distingue 3 catégories d'astéroïdes: les silicatés (groupe s), les carbonés (groupe c) et les métalliques (groupe m). Les premiers étant composés de minéraux, les second de carbone et de glace et les derniers de métaux. Les astéroïdes sont classés par groupes en fonction de leur place au sein de la ceinture d'astéroïdes. Le nom du groupe correspond, au nom de l'astéroïde principal dans le groupe: Hungarias, Floras, Phocaea, Koronis, Eos, Themis, Cybeles et Hildas.

Image : L'astéroïde (25143) Itokawa est de type Apollo (astéroïdes géocroiseurs), l'image a été prise par la sonde japonaise Hayabusa en 2005. La sonde est arrivée près de l’astéroïde Itokawa le 12 septembre 2005.
La sonde Hayabusa, de l'Agence d'exploration aérospatiale japonaise (JAXA), s'est posée sur l'astéroïde le 19 novembre 2005 afin de récolter des échantillons de roches. Hayabusa en japonais veut dire Faucon, car tel un faucon la sonde s'est posée, a prélevé des échantillons du sol du petit astéroïde et a rebondi pour repartir aussitôt. Le retour des échantillons sur Terre a eu lieu en 2010.
Le petit astéroïde Itokawa n'est pas un bloc compact mais un agglomérat constitué de nombreuses petites roches de la taille d'un caillou à la taille d'une maison. C'est une collection de petits astéroïdes divers légèrement collés ensemble par la force de gravité.
Crédit photo (agence JAXA).

Approches d'astéroïdes par les sondes...

Cela fait peu de temps que l’homme explore de très près ces astéroïdes. En effet, étant donné leurs mouvements rapides, les sondes ont eu du mal à s’en approcher. Ce n'est que le 29 octobre 1991, que la sonde Galileo, en route pour Jupiter, s’approcha pour la première fois de l’astéroïde : Gaspra.
La sonde s’approcha à 1 600 km, suffisamment près pour déterminer ses dimensions de façon précise (20x12x11km), révélant des détails de 50 mètres.
Le 28 août 1993, Galileo rencontra un second astéroïde, Ida. Situé alors à 3 UA, ils se sont croisés à 12.4 km/s, séparés l’un de l’autre par 2400 km. Cette rencontre a révélé quelque chose de très étonnant, la présence d’un satellite le survolant à 100 km d’altitude, baptisé Dactyl. Le 17 février 1996, à Cap Canaveral, la sonde NEAR « Near Earth Asteroid Rendez-vous » décolla en direction de l’astéroïde Eros, le but étant de se satelliser afin de l’étudier sous tous les angles durant une année. Elle survola au passage Mathilde à 1200 km d’altitude. Après un premier échec en 1999, la sonde revint et se satellisa le 14 février 2000 pour se poser sur Eros, le 12 février 2001. La sonde Deep Space 1 fut lancée en octobre 1998 vers l’astéroïde Braille, s’en approchant à 15 km d’altitude seulement, prenant une multitude de photos. La sonde Cassini-Huygens, en route pour Saturne, photographia quant à elle Masursky. En 2008, la sonde Rosetta a envoyé une série de photos de l'astéroïdes Steins.
Elle a frôlé Lutetia le 10 juillet 2010 en passant à 3000 km de l'objet à près de 15 km/s. C'est le plus grand astéroïde survolé à cette date.

Les plus gros astéroïdes connus de la ceinture sont Cérès, Pallas et Vesta. Ce sont les seuls à avoir un diamètre moyen supérieur à 500 km, donc les seuls à avoir une forme quasiment sphérique.
En effet, à partir d'un diamètre de 500 km, un astre rocheux est suffisamment gros pour prendre une forme sphérique, la masse de l'astre est suffisante pour exercer une force de gravitation supérieure aux forces de cohésion de la matière. La matière se répartit donc naturellement en boule sous l'action de son propre poids. En dessous de 500 km de diamètre, les astéroïdes comme Gaspra (15 km) ou Ida (56 km), présentent des formes très irrégulières.
L'objectif principal des astronomes est de ramener sur Terre un morceau d'astéroïde, afin de mieux comprendre la formation des planètes du système solaire. Plus les objets du système solaire sont petits (astéroïdes, comètes) et plus ils intéressent les scientifiques car ils ont diffusé toute leur énergie dans l'espace et gardé les matériaux intacts de l'époque de leur « mort », en particulier les molécules organiques.
« Les astéroïdes sont en quelque sorte l'ADN du système solaire, ils ont gardé la mémoire de la nébuleuse initiale. » remarque faite par Patrick Michel, astrophysicien à l'observatoire de la côte d'azur.

Image : tableau des plus gros astéroïdes.

Zones à astéroïdes

Entre Mars et Jupiter (de 300 à 600 millions de kms du Soleil). Les astéroïdes se situent principalement dans la ceinture principale, entre les orbites de Mars et de Jupiter. On y trouve plusieurs centaines de milliers d'objets répertoriés. Tous ses objets auraient pu former une planète dans cette zone mais les perturbations gravitationnelles de Jupiter ne l'ont pas permis. Jupiter a joué le rôle de protecteur de la vie sur notre planète. Sans Jupiter, le bombardement sur Terre serait 1000 fois plus fréquent.

Dans la ceinture de Kuiper (entre 35 et 100 UA du Soleil). Cette zone contient des objets glacés, et ne sont donc pas à proprement parler des astéroïdes. Cette ceinture est plutôt une pouponnière de comètes. Le premier membre fut découvert en 1992.
On en dénombre aujourd'hui un peu plus de 1000.
Les Britanniques appellent les astéroïdes de ce type des « cubewanos ».
Le plus grand identifié est Quaoar (1280 km de diamètre).

Dans le nuage de Oort (entre 20000 et 150000 UA environs). Cette zone du système solaire, reliquat de la nébuleuse originelle, contiendrait des milliards de noyaux de comètes et serait la source de la plupart des nouvelles comètes qui entrent dans les régions centrales du système solaire.
Le Nuage de Oort constitue le réservoir des comètes à longue période.
Il a un diamètre 1000 fois supérieur à celui du système solaire que nous connaissons avec ses 8 planètes.

Cérès (1)

Cérès est le premier astéroïde découvert. On lui reconnait aujourd'hui la définition de planète naine, depuis la nouvelle définition de l'Union astronomique internationale d'aout 2006. Avec un diamètre d'environ 950 km, Cérès est également le plus grand membre de la ceinture d'astéroïdes située entre les orbites de Mars et Jupiter. Il fut découvert par accident. Piazzi cherchait à observer une étoile listée par Francis Wollaston sous le nom de Mayer 87 parce qu'elle ne se trouvait pas à la position donnée dans le catalogue zodiacal de Mayer.
Il s'avéra par la suite qu'il s'agissait en fait de Lacaille 87. À la place, il observa cet objet se déplaçant sur la voute céleste, qu'il crut d'abord être une comète On peut dire qu'une comète est une grosse boule de neige sale mélangée à de la poussière, ayant en son centre un gros caillou.
Par le hasard des perturbations certains cailloux quittent un jour le nuage de Oort et plongent en direction du Soleil, chauffé, leur gaz s'évapore, une longue chevelure se déploie, ils sont devenus des comètes. Datant de la naissance du Soleil (5 milliard d'années), les comètes détiennent les plus anciennes archives du système Solaire. .
Les astéroïdes Cérès et Vesta sont dans le viseur de la sonde Dawn de la NASA qui a été lancée en septembre 2007. Les images du survol de Vesta sont attendues pour 2011 et celles de Cérès en 2015. L'étude des protoplanètes est importante car cela permet une meilleure compréhension des conditions initiales du Système Solaire peu de temps après sa formation.

Image : Cérès vue depuis le télescope spatial Hubble (ACS). Les contrastes ont été augmentés afin de révéler les détails de la surface. Crédit NASA, ESA

Pallas (2)

Pallas, a été découvert le 28 mars 1802 à Brême par l'astronome allemand Heinrich Wilhem Olbers (1758-1840) alors qu'il s'occupait d'observations pour retrouver et déterminer l'orbite de l'astéroïde Cérès, découvert l'année précédente par Giuseppe Piazzi (1746/1826), au moyen des prévisions du grand mathématicien Carl Friedrich Gauss (1777-1855).
Pallas est le deuxième plus grand astéroïde de la ceinture principale (526 kilomètres de diamètre moyen) et le second qui fut découvert.
L’objet serait selon des chercheurs américains, une protoplanète, c'est-à-dire un corps suffisamment massif pour former une planète, mais figé dans son évolution par manque de matériaux.
Pallas a été nommé ainsi en l'honneur de la déesse grecque de la sagesse, de la science et des arts.

Image : Avec un diamètre de 570 x 525 x 482 km, Pallas est le second plus gros astéroïde connu appartenant à la Ceinture d'astéroïdes située entre Mars et Jupiter.
Pallas circule sur une orbite fortement inclinée de 34,8°. Sa période orbitale est de 4,6 ans. Avec une excentricité de 0.23, sa distance varie entre 2,14 UA au plus près du Soleil et 3,41 UA au plus loin.
Les images haute résolution du télescope spatial Hubble, nous présente ici une modélisation d'un astéroïde presque rond.

Junon (3)

Junon est le troisième astéroïde découvert dans le Système solaire, Junon (3 Juno) tire son nom de la femme de Jupiter. C'est l'un des principaux astéroïdes de la ceinture principale.
Junon, fut découvert par Carl Ludwig Harding à l'observatoire de Lilienthal, près de Brême, le 1er septembre 1804 à l'aide d'un simple télescope de 5 cm d'ouverture.
L'orbite de Junon changea en 1839, peut-être à cause d'un impact.
Des images réalisées en optique adaptative à l'observatoire du mont Wilson (États-Unis) révèlent que la petite planète de 240 km de diamètre a été totalement défigurée par une collision qui a créé un immense cratère d'une taille de 100 km ressemblant à une morsure.
Un système d'optique adaptative a permis d'obtenir une vue remarquablement claire de Junon, en réduisant les interférences avec l'atmosphère terrestre. (Sallie Baliunas et al.)

Image : La représentation d'artiste montre un immense cratère d'impact. (David A. Aguilar, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)

Vesta (4)

Vesta, l'astéroïde le plus brillant de tous, porte le nom de la déesse romaine de la santé. C’est le seul astéroïde visible à l'œil nu. Découvert le 29 mars 1807 par Heinrich Olbers, Vesta fût la quatrième "planète tellurique" à être découverte.
Parmi les astéroïdes, c’est le second en masse et le troisième en taille. Il tourne autour du Soleil en 3,6 années terrestres et son diamètre moyen est d'environ 520 km. La composition de sa surface est de nature basaltique.
Vesta possède un énorme cratère près de son pôle sud. Ce immense rocher de forme irrégulière, sans trace d'eau, possède un noyau formé de fer. L'énorme cratère au pôle sud de Vesta (460 km de large et 13 km de profondeur), est le résultat d'une collision.
Les astronomes pensent que 5% des météorites trouvés sur Terre proviennent de ce gigantesque choc.
Vesta, avec ses 520 km de diamètre moyen, est beaucoup plus massifs que n'importe quel autre corps de cette région de la ceinture d'astéroïdes.

La sonde Dawn s’est installée en orbite autour de Vesta, en juillet 2011 et le plus gros astéroïde atteint par une sonde. C’est la première fois qu’un engin atteint un objet de la Ceinture principale, Vesta et Cérès, sont les deux objectifs de la mission.

Image : Vesta vu par le télescope spatial Hubble, représente à lui seul 9% de la masse totale de la ceinture d'astéroïdes.

Gaspra (951)

Gaspra a été découvert en 1916 par Grigoriy N. Neujamin et observé de 1991 à 1993 par Galileo lors de son voyage vers Jupiter.
Ce fut la première rencontre rapprochée avec un planétoïde.
Sa surface (20x12x11 km) réfléchit ≈20% de la lumière solaire.
Gaspra fut survolé à une altitude de 1600 km.
La sonde Galileo activa ses caméras 7 heures avant cette rencontre historique et recueillit des détails d'à peine 50 mètres, confirmant ainsi qu'il s'agissait d'un astéroïde de type S, composé de roches, de fer et de chondrites ordinaires.
L'astéroïde Gaspra, n'est pas celui qui inquiète le plus les scientifiques, il ne fait pas partie des géocroiseurs potentiels. Gaspra est un corps de forme irrégulière d'environ 19 x 12 x 11 km. Il fait un tour sur lui-même dans le sens inverse des aiguilles d'une montre en 7 heures.

Image : Cette image est construite à partir de deux photographies de Gaspra, réalisées par la sonde Galileo à travers des filtres clairs, depuis une distance de 5300 km, le 29 octobre 1991 et 10 minutes avant le passage au point le plus proche. Elle présente Gaspra avec la plus haute résolution (environ 50m par pixel). Plus de 600 cratères de plus de 100 mètres de diamètre sont visibles sur l'astéroïde. La portion visible ici fait environ 18 km dans sa plus grande largeur.
Gaspra est un corps de forme irrégulière d'environ 19 x 12 x 11 km. Le pôle nord est en haut à gauche.
Gaspra fait un tour sur lui-même dans le sens inverse des aiguilles d'une montre en 7 heures. Crédit : NASA

Ida (243)

Ida (nom d'une nymphe de la Crête) a été découvert par l'astronome autrichien Johann Palisa le 29 septembre 1884.
Ida est dans la ceinture principale d'astéroïdes, entre mars et Jupiter, et fait partie de la famille de Koronis.
Avec l'astéroïde Gaspra, Ida a été observé en août 1993 par la sonde Galileo lors de son voyage vers Jupiter. La sonde a montré qu'Ida possède un petit satellite, à peine visible sur le bord droit de l'image ci-contre. Celui-ci fût nommé S/1993 (243) 1 Dactyl. Ce fut la première découverte d'un satellite naturel autour d'un astéroïde. Ida est un corps de forme irrégulière, placé par les scientifiques dans la classe S (ressemblant à des météorites pierreuses ou ferro-pierreuses).

Il est un membre de la famille Koronis, supposés être des fragments de l'éclatement d'un astéroïde lors d'une collision.

Image : L'astéroïde Ida et son petit satellite Dactyl (sur le bord droit de l'image), photographiés en 1994 par la sonde Galileo à une distance de 10 870 kilomètres. Ida (à gauche) a une dimension de 56 km et Dactyl (le point à droite) mesure 1.5 km.
Crédit : NASA

Mathilde (253)

Mathilde est l'astéroïde N° 253. C’est en examinant les photos envoyées par la sonde NEAR qu'une équipe de l'Université de Washington à émis une surprenante hypothèse. L'astéroïde Mathilde, d'un diamètre de 57 km, serait une énorme pierre ponce, d'une porosité de plus de 50 %. Cette déduction est tirée de l'étude des abords des trois plus grands cratères de Mathilde.
Vu leur diamètre (33,4 km pour le plus grand et 29 km pour les autres), l'impact originel a du être très violent. Toutefois, on ne relève aucun éjecta, ces figures qui témoignent habituellement de la pulvérisation puis de la remontée de matière lors des chocs. Or, malgré une gravité très faible (un millième de la celle de la Terre), Mathilde devrait présenter de telles structures.

C’est la raison pour laquelle les scientifiques pensent que l'astéroïde a la consistance d'une éponge.
Il encaisse alors les coups en devenant de plus en plus compact. Les astronomes suggèrent que les corps qui entouraient le jeune Soleil devaient posséder la même structure que celle de Mathilde.

Image : Image de l'astéroïde (253) Mathilde prise à une distance de 1200 km par la sonde NEAR après son passage au point le plus proche le 27 juin 1997. Des cratères d'impact allant de 30 km à moins de 0,5 km sont visibles. On estime que les dimensions de Mathilde font 50 x 53 x 57 km. 60 % de la surface a été photographié par NEAR et cinq cratères font plus de 20 km de diamètre.

Éros (433)

Éros 433 est un astéroïde de type S de la famille des Amors, découvert le 13 aout 1898 par l'astronome allemand Gustav Witt, le premier de cette famille à être découvert. La sonde NEAR Shoemaker (Near Earth Asteroid Rendezvous), a été lancée le 17 février 1996 par la NASA. Les ingénieurs du centre de contrôle ont réussi l’exploit de poser NEAR, le 12 février 2001 à la surface de l’astéroïde afin d'établir une cartographie complète de la surface d'Éros. Les images à haute résolution de sa surface ont été combinées aux mesures effectuées par le télémètre laser de NEAR pour obtenir l'image ci-contre. Éros est un corps solide d’un seul tenant à la composition quasiment uniforme qui s’est formé durant les premières années de formation de notre système solaire. La sonde, alors qu'elle n’avait pas été prévue pour se poser sur l'astéroïde, a survécu assez longtemps pour transmettre une analyse de la composition de la poussière recouvrant l’astéroïde. En décembre 2002, la Nasa a perdu le contact radio avec la sonde.

Image : l'astéroïde (433) Eros, photographié par la sonde NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvous).