Des détails révélés sur un astéroïde si lourdement cratéré ont été surnommés «l’astéroïde de balle de golf»

Astéroïde Pallas

Deux vues de l’astéroïde Pallas, que les chercheurs ont déterminé comme étant l’objet le plus fortement cratéré de la ceinture d’astéroïdes. Crédit: Image courtoisie des chercheurs

Une orbite inclinée peut expliquer la surface hautement cratérisée de l’astéroïde Pallas.

Les astéroïdes sont de toutes formes et tailles, et maintenant les astronomes MIT et ailleurs ont observé un astéroïde si lourdement cratéré qu’ils le surnomment «l’astéroïde de la balle de golf».

L’astéroïde est nommé Pallas, du nom de la déesse grecque de la sagesse, et a été découvert à l’origine en 1802. Pallas est le troisième plus grand objet de la ceinture d’astéroïdes et mesure environ un septième de la taille de la lune. Pendant des siècles, les astronomes ont remarqué que l’astéroïde orbite le long d’une piste considérablement inclinée par rapport à la majorité des objets de la ceinture d’astéroïdes, bien que la raison de son inclinaison reste un mystère.

Dans un article publié aujourd’hui (10 février 2020) dans Astronomie de la nature, les chercheurs révèlent pour la première fois des images détaillées de Pallas, y compris sa surface fortement cratérisée.

Les chercheurs soupçonnent que la surface matelassée de Pallas est le résultat de l’orbite asymétrique de l’astéroïde: alors que la plupart des objets dans la ceinture d’astéroïdes se déplacent à peu près le long de la même piste elliptique autour du soleil, tout comme les voitures sur un parcours de course, l’orbite inclinée de Pallas est telle que la l’astéroïde doit se frayer un chemin à travers la ceinture d’astéroïdes en biais. Toute collision subie par Pallas en cours de route serait environ quatre fois plus dommageable que les collisions entre deux astéroïdes sur la même orbite.

«L’orbite de Pallas implique des impacts à très grande vitesse», explique Michaël Marsset, auteur principal de l’article et postdoctorant au Département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes du MIT. «À partir de ces images, nous pouvons maintenant dire que Pallas est l’objet le plus cratère que nous connaissons dans la ceinture d’astéroïdes. C’est comme découvrir un nouveau monde. “

Les co-auteurs de Marsset comprennent des collaborateurs de 21 instituts de recherche à travers le monde.

«Une histoire violente»

L’équipe, dirigée par le chercheur principal Pierre Vernazza du Laboratoire d’Astrophyisque de Marseille en France, a obtenu des images de Pallas à l’aide de l’instrument SPHERE au Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral, un ensemble de quatre télescopes, chacun avec un 8 -miroir large d’un mètre, situé dans les montagnes du Chili. En 2017, puis à nouveau en 2019, Marsset et ses collègues ont réservé l’un des quatre télescopes plusieurs jours à la fois pour voir s’ils pouvaient capturer des images de Pallas à un point de son orbite le plus proche de la Terre.

L’équipe a obtenu 11 séries d’images sur deux parcours d’observation, capturant Pallas sous différents angles pendant sa rotation. Après avoir compilé les images, les chercheurs ont généré une reconstruction 3D de la forme de l’astéroïde, ainsi qu’une carte du cratère de ses pôles, ainsi que des parties de sa région équatoriale.

En tout, ils ont identifié 36 cratères de plus de 30 kilomètres de diamètre – environ un cinquième du diamètre du cratère Chicxulub de la Terre, dont l’impact d’origine a probablement tué les dinosaures il y a 65 millions d’années. Les cratères de Pallas semblent couvrir au moins 10 pour cent de la surface de l’astéroïde, ce qui “suggère une histoire de collision violente”, comme les chercheurs l’affirment dans leur article.

Pour voir à quel point cette histoire a probablement été violente, l’équipe a effectué une série de simulations de Pallas et de ses interactions avec le reste de la ceinture d’astéroïdes au cours des 4 derniers milliards d’années – à propos de l’âge du système solaire. Ils ont fait de même avec Ceres et Vesta, en tenant compte de la taille, de la masse et des propriétés orbitales de chaque astéroïde, ainsi que de la distribution de la vitesse et de la taille des objets dans la ceinture d’astéroïdes. Ils ont enregistré chaque fois qu’une collision simulée produisait un cratère, sur Pallas, Ceres ou Vesta, qui avait au moins 40 kilomètres de large (la taille de la plupart des cratères qu’ils ont observés sur Pallas).

Ils ont découvert qu’un cratère de 40 kilomètres sur Pallas pouvait être créé par une collision avec un objet beaucoup plus petit par rapport au cratère de même taille sur Ceres ou Vesta. Étant donné que les petits astéroïdes sont beaucoup plus nombreux dans la ceinture d’astéroïdes que les plus grands, cela implique que Pallas a une probabilité plus élevée de subir des événements de cratérisation à grande vitesse que les deux autres astéroïdes.

“Pallas subit deux à trois fois plus de collisions que Ceres ou Vesta, et son orbite inclinée est une explication simple de la surface très étrange que nous ne voyons sur aucun des deux autres astéroïdes”, explique Marsset.

Une famille fragmentée

Les chercheurs ont fait deux découvertes supplémentaires à partir de leurs images: une tache étrangement brillante dans l’hémisphère sud de l’astéroïde et un bassin d’impact extrêmement grand le long de l’équateur de l’astéroïde.

Pour cette dernière découverte, l’équipe a cherché des explications sur ce qui pourrait avoir causé un impact aussi important, estimé à environ 400 kilomètres de large.

Ils ont simulé divers impacts le long de l’équateur, et ont également suivi les fragments qui ont probablement été sculptés à la surface de Pallas et rejetés dans l’espace à la suite de chaque impact.

À partir de leurs simulations, l’équipe conclut que le grand bassin d’impact était probablement le résultat d’une collision il y a environ 1,7 milliard d’années par un objet de 20 à 40 kilomètres de large, qui a ensuite éjecté des fragments de l’astéroïde dans l’espace, selon un schéma qui, en l’occurrence, correspond à une famille de fragments qui ont été observés aujourd’hui après Pallas.

«La fouille de l’équateur pourrait très bien être liée à la famille actuelle de fragments Pallas», explique Miroslav Brož, co-auteur de l’étude, de l’Institut astronomique de l’Université Charles de Prague.

Quant à la tache lumineuse découverte dans l’hémisphère sud de Pallas, les chercheurs ne savent toujours pas ce que cela pourrait être. Leur théorie principale est que la région pourrait être un très gros gisement de sel. À partir de leur reconstruction tridimensionnelle de l’astéroïde, les chercheurs ont estimé le volume de Pallas et, combiné à sa masse connue, ils calculent que sa densité est différente de Cérès ou de Vesta, et qu’elle s’est probablement formée à l’origine à partir d’un mélange de glace d’eau et les silicates. Au fil du temps, lorsque la glace à l’intérieur de l’astéroïde a fondu, elle a probablement hydraté les silicates, formant des dépôts de sel qui auraient pu être exposés à la suite d’un impact.

Un élément de preuve à l’appui de cette hypothèse pourrait venir de plus près de la Terre. Chaque mois de décembre, les observateurs d’étoiles peuvent voir une exposition éblouissante connue sous le nom de Géminides – une pluie de météores qui sont des fragments du phaéton astéroïde, qui lui-même est considéré comme un fragment échappé de Pallas qui a finalement fait son chemin dans l’orbite de la Terre. Les astronomes ont depuis longtemps noté une gamme de teneur en sodium dans les douches géminides, que Marsset et ses collègues supposent maintenant provenir de dépôts de sel à Pallas.

«Les gens ont proposé des missions à Pallas avec de très petits satellites bon marché», explique Marsset. “Je ne sais pas s’ils se produiraient, mais ils pourraient nous en dire plus sur la surface de Pallas et l’origine du point lumineux.”

Référence: «L’histoire des collisions violentes de Pallas aqueously évolué» par Michaël Marsset, Miroslav Brož, Pierre Vernazza, Alexis Drouard, Julie Castillo-Rogez, Josef Hanuš, Matti Viikinkoski, Nicolas Rambaux, Benoît Carry, Laurent Jorda, Pavel Ševeček , Mirel Birlan, Franck Marchis, Edyta Podlewska-Gaca, Erik Asphaug, Przemyslaw Bartczak, Jérôme Berthier, Fabrice Cipriani, François Colas, Grzegorz Dudziński, Christophe Dumas, Josef Ďurech, Marin Ferrais, Romain Fétick, Thierry Fusinco, Emmanuel , Agnieszka Kryszczynska, Philippe Lamy, Hervé Le Coroller, Anna Marciniak, Tadeusz Michalowski, Patrick Michel, Derek C.Richardson, Toni Santana-Ros, Paolo Tanga, Frédéric Vachier, Arthur Vigan, Olivier Witasse et Bin Yang, 10 février 2020, Astronomie de la nature.
DOI: 10.1038 / s41550-019-1007-5

Cette recherche a été financée en partie par la NASA, le ministère français de la Défense, l’Université d’Aix-Marseille et le programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne.