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mercredi, juillet 6, 2022

Lucy, le vaisseau spatial de la Nasa, part à l’assaut des astéroïdes troyens

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Lucy s’apprête à s’élancer dans le ciel. Ici, pas question de diamants comme dans la chanson des Beatles, mais d’une sonde de l’agence spatiale américaine (Nasa). Si la météo le permet, l’engin décollera de Cap Canaveral en Floride (Etats-Unis), le 16 octobre, propulsé par le lanceur Atlas V. Cette mission, qui doit durer douze années, vise à explorer, pour la première fois, les deux essaims d’astéroïdes « troyens » qui se trouvent sur la même orbite que la planète géante gazeuse Jupiter. Lucy sera le premier vaisseau à explorer ces zones, un enjeu crucial pour deux raisons. La première est que les astéroïdes sont comme des capsules temporelles de la naissance du Système solaire : ils constituent probablement les briques fondamentales de la construction des planètes, et transportent peut-être les composés organiques qui ont servi de support à l’apparition de la vie. La seconde est que ces objets portent aussi des marques de l’évolution de l’histoire de notre système qui peuvent être décodées… à condition de s’en approcher suffisamment près.  

« Les planètes ont beaucoup évolué ces derniers milliards d’années, donc nous observons la recette finale, mais avons perdu les informations sur la composition initiale des ingrédients. Ce n’est pas le cas des astéroïdes troyens, qui se trouvent dans un environnement très froid et peu changeant, explique Patrick Michel, directeur de recherche au CNRS, à l’observatoire de la Côte d’Azur. Et aucun troyen n’a jamais heurté la Terre et fourni des météorites : le seul moyen de bien les connaître est d’aller à leur rencontre. » Lucy va donc survoler à courte distance six astéroïdes, cinq troyens et un issu de la principale ceinture d’astéroïdes, qui se trouve entre Mars et Jupiter. 

Ce diagramme illustre la trajectoire orbitale de Lucy (en vert). Après son lancement en octobre 2021, Lucy effectuera deux survols rapprochés de la Terre et se dirigera vers le nuage troyens L4. Sur le chemin, en 2025, Lucy en profitera pour analyser un petit astéroïde de la ceinture principale, Donaldjohanson (52246), en blanc, nommé d’après le découvreur du fossile de Lucy, avant de rencontrer ses cibles troyennes. Dans le nuage L4, Lucy survolera Eurybates (3548), en blanc et son satellite, Polymele (15094), en rose, Leucus (11351), en rouge et Orus (21900), en rouge entre 2027 et 2028. Après être repassé devant la Terre, Lucy visitera le nuage L5 et rencontrera la binaire Patroclus-Menoetius (617), en rose, en 2033. Après ça, Lucy continuera à circuler entre les deux nuages tous les six ans, si son énergie le permet. En bleu, la Terre, en jaune, le Soleil. En orange, Jupiter. La longueur de chaque nuage de troyens fait environ quatre fois la distance Terre-Soleil.

Southwest Research Institute

Armé de sa caméra haute résolution et ses deux spectromètres, le vaisseau de la Nasa va pouvoir étudier la composition – s’il y a de l’eau, de la glace, du carbone -, la structure, la masse et la densité de ces objets. « Et en calculant leur densité, nous connaîtrons leur histoire : nous saurons s’ils sont vides à l’intérieur, s’ils ont été actifs, s’ils sont constitués de matériaux légers, etc., précise Francis Rocard, astrophysicien au Centre national d’études spatiales. La caméra permettra également de comptabiliser le nombre de cratères visibles à la surface, ce qui nous donnera des détails sur le passé des astéroïdes, les bombardements qu’ils ont subis, et donc leur âge. »  

 

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Un voyage dans le temps, quand le système solaire était en formation

Lucy pourrait aussi valider – ou invalider – les théories sur la formation de notre Système solaire, notamment le « modèle de Nice », qui suggère que les géantes gazeuses ont changé d’orbite et déstabilisé l’ensemble du système solaire, modifiant la trajectoire des planètes, des poussières et des astéroïdes issus du nuage primordial qui a donné naissance au Soleil et aux planètes. »Certains modèles numériques suggèrent que notre système a connu deux grands bouleversements, détaille Patrick Michel. L’un au moment où Jupiter et Saturne, en fin de formation, ont migré à travers le Système Solaire interne jusqu’à ce que Jupiter atteigne l’orbite de Mars, avant que celle-ci se forme, puis les deux planètes sont entrées en résonance gravitationnelle et ont inversé leur migration : elles se sont éloignées du Soleil. Ce processus donna les conditions à la formation des planètes telluriques et notamment la faible masse de Mars [parce qu’une partie des matériaux qui auraient pu contribuer à augmenter la taille de Mars a été aspirée par Jupiter, NDLR]. » Autrement dit, sans ces bouleversements, pas de Terre, pas de vie, pas d’humanité ! « Si on en croit ces modèles, Saturne nous a sauvés en stoppant la migration de Jupiter, confirme Francis Rocard. Sans Saturne, nous aurions eu un Jupiter proche du Soleil, ce qui est très fréquent dans la galaxie ! ». Et avec une géante gazeuse dans cette zone, la Terre n’aurait pas pu se former. 

« L’autre bouleversement se serait produit quand les géantes gazeuses, une fois bien éloignées du Soleil, ont de nouveau modifié leur configuration, produisant un transfert de petits corps situés derrière elles dans le Système solaire interne », poursuit le chercheur. « Nous pensons que les troyens viennent de la ceinture de Kuiper [NDLR : au-delà de Neptune] et que, lors du grand bombardement lié au modèle de Nice, ils auraient été attirés puis capturés à cause des perturbations gravitationnelles dues au mouvement de Saturne et Jupiter », ajoute Francis Rocard. En auscultant les troyens, Lucy pourra déterminer d’où ils viennent et ainsi vérifier ces théories. Soit la mission renforcera le modèle de Nice, soit il permettra la création d’un nouveau modèle. 

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Ce voyage dans le temps aidera aussi à mieux comprendre les systèmes stellaires des autres galaxies. « Quand nous avons commencé à découvrir des exoplanètes, nous nous sommes rendu compte que la migration des géantes gazeuses en direction de leur étoile était systématique et que notre système solaire constituait plutôt une exception ; jusqu’à ce que finalement, on découvre que nos planètes géantes ont aussi subi ce processus, mais de façon différente car dans les deux directions », souligne Patrick Michel. « Nous avons découvert un milliard d’exoplanètes, mais nous n’avons pas trouvé de système stellaire qui ressemble au nôtre. Nous sommes peut-être le fruit d’une situation de hasard [la double migration de Saturne et Jupiter, NDLR], qui a eu lieu chez nous, mais pas ailleurs. C’est donc aussi la probabilité de vie dans la galaxie qui est en jeu dans cette mission, conclut Francis Rocard. Peut-être est-elle plus faible que ce que nous pensions ? ». 

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