Lutetia : Un vestige rare de la naissance de la Terre

- communiqué ESO

Lundi, 14 novembre 2011

De nouvelles observations indiquent que l'astéroïde Lutetia est le reste d'un fragment de matière originelle à partir de laquelle la Terre, Vénus et Mercure se sont formées. Des astronomes, dont des chercheurs français appartenant au Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (CNRS, Université Aix-Marseille1), à l'Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Ephémérides (CNRS, Observatoire de Paris, Université de Lille, UPMC) et à l'Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS, Université Paris-Sud), ont combiné des données obtenues avec la sonde Rosetta de l'ESA, le télescope NTT (New Technology Telescope) de l'ESO et des télescopes de la NASA. Ils ont découvert que les propriétés de l'astéroïde correspondent de près à celles d'une catégorie rare de météorites trouvées sur Terre que l'on suppose s'être formées dans le Système solaire interne. Lutetia a dû, à un certain moment, se déplacer vers son emplacement actuel dans la ceinture principale d'astéroïdes entre Mars et Jupiter.

Une équipe d'astronomes d'universités françaises et américaines a étudié en détail, dans une gamme très large de longueurs d'onde[1], l'astéroïde Lutetia, un spécimen peu commun, afin de déterminer sa composition. Des données de la caméra OSIRIS de la sonde Rosetta[2], du télescope NTT (New Technology Telescope) de l'ESO à l'Observatoire de La Silla au Chili, du télescope « Infrared Telescope Facility »  de la NASA à Hawaï et du télescope spatial Spitzer également de la NASA ont été combinées afin de réaliser le spectre le plus complet jamais obtenu d'un astéroïde[3].


Image de l'astéroïde Lutetia prise par la sonde Rosetta de l'ESA lors de son approche à environ 100 km de distance de l'astéroïde.© ESA 2010 MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/RSSD/INTA/UPM/DASP/IDA.

Ce spectre de Lutetia a été comparé avec ceux de météorites trouvées sur Terre, largement étudiées en laboratoire. Seul un type de météorites - les chondrites à enstatites - se sont révélées avoir des propriétés correspondant avec celles de Lutetia sur l'ensemble du spectre.

Les chondrites à enstatites sont connues pour être des objets remontant à l'époque du Système solaire primordial. On suppose qu'elles se sont formées à proximité du Soleil encore jeune et qu'elles ont été des composants majeurs dans la formation des planètes rocheuses[4] et plus particulièrement de la Terre, Vénus et Mercure[5]. Il semble que Lutetia se soit formé non pas dans la ceinture d'astéroïdes où il se trouve actuellement, mais bien plus proche du Soleil.

« Mais comment Lutetia a-t-il pu s'échapper du Système solaire interne et rejoindre la ceinture principale d'astéroïdes ? » s'interroge Pierre Vernazza (ESO), l'auteur principal de cet article.

Les astronomes estiment que moins de 2% des corps situés dans la région où s'est formée la Terre se sont retrouvés en fin de compte dans la ceinture principale d'astéroïdes. La plupart des corps du Système solaire interne ont disparu après quelques millions d'années. Ils ont en fait été agrégés aux jeunes planètes en formation. Toutefois, quelques-uns des plus grands corps, avec un diamètre de 100 kilomètres ou plus, ont été éjectés vers des orbites plus calmes, plus loin du Soleil.

Lutetia, qui mesure environ 100 kilomètres de diamètre, a pu être éjecté du Système solaire interne primordial s'il est passé à proximité d'une des planètes rocheuses et a eu de ce fait son orbite considérablement modifiée[6]. Une rencontre avec la jeune planète Jupiter au cours de sa migration vers son orbite actuelle pourrait aussi avoir joué un rôle dans la modification considérable de l'orbite de Lutetia[7].

 « Nous pensons que Lutetia a été éjectée de cette manière. Il a fini comme un intrus dans la ceinture principale d'astéroïdes et y a été préservé pendant quatre milliards d'années », poursuit Pierre Vernazza.

Des études précédentes de sa couleur et des propriétés de sa surface ont montré que Lutetia est un membre vraiment peu commun et plutôt mystérieux de la ceinture principale d'astéroïdes. De précédentes observations ont révélé que des astéroïdes de ce type sont très rares et représentent moins de 1% de la population d'astéroïdes de la ceinture principale. Les éléments apportés par cette nouvelle étude expliquent pourquoi Lutetia est différent - c'est un vestige très rare de la matière originelle qui a formé les planètes rocheuses.

 « Lutetia semble être le plus grand, et l'un des très rares, reste de ce matériau dans la ceinture principale d'astéroïdes. Pour cette raison, les astéroïdes comme Lutetia constituent des cibles idéales pour de futures missions spatiales avec retour d'échantillons. Nous pourrons alors étudier en détail l'origine des planètes rocheuses, dont la Terre, » conclut Pierre Vernazza.

L'équipe est composée de P. Vernazza (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), France; European Southern Observatory, Allemagne), P. Lamy (LAM, France), O. Groussin (LAM, France), T. Hiroi (Department of Geological Sciences, Brown University, USA), L. Jorda(LAM, France), P.L. King (Institute for Meteoritics, University of New Mexico, USA), M.R.M. Izawa (Department of Earth Sciences, University of Western Ontario, Canada), F. Marchis (Carl Sagan Center at the SETI Institute, USA; IMCCE, Observatoire de Paris (OBSPM), France), M. Birlan (IMCCE, OBSPM, France), R. Brunetto (Institut d'Astrophysique Spatiale, CNRS, France).

[1] Le spectre électromagnétique représente la gamme complète des longueurs d'onde couvertes par les différents rayonnements électromagnétiques. La lumière visible en est la forme qui nous est la plus familière, mais il en existe beaucoup d'autres. De nombreux rayonnements de ce type sont utilisés dans la vie quotidienne comme les ondes radio, les micro-ondes, la lumière infrarouge et ultraviolette et les rayons X.

[2] La sonde Rosetta, en chemin vers la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, a survolé Lutetia le 10 juillet 2010.

[3] La caméra OSIRIS de Rosetta a fourni des données dans l'ultraviolet, le télescope NTT de l'ESO des donné en lumière visible tandis que le télescope de la NASA « Infrared Telescope Facility » à Hawai et le télescope spatial Spitzer, également de la NASA, ont fourni des données respectivement dans le proche et le moyen infrarouge.

[4] Les chondrites à enstatites (chondrites de Type E) sont une catégorie unique de météorites qui ne représente que 2% des chutes de météorites récoltées. La minéralogie et la chimie peu communes des chondrites de type E sont cohérentes avec une formation relativement proche du Soleil. Cette hypothèse est renforcée par des mesures de rapports isotopiques (vérifiés pour l'oxygène, l'azote, le ruthénium, le chrome et le titane) : Les chondrites de type E sont le seul groupe de chondrites à avoir la même composition isotopique que le système Terre-Lune. Cela suggère fortement que la Terre s'est formée à partir de matériau du même type que les chondrites à enstatites et aussi que ces chondrites se sont formées à environ la même distance du Soleil que la Terre. De plus, il a été récemment montré que la composition peu courante et jusque là inexplicable de Mercure pourrait s'expliquer en supposant qu'elle s'est formée à partir de chondrites à enstatites. Ceci suggère que Mercure, comme la Terre, s'est formé par accrétion importante de matière semblable aux chondrites à enstatites.

[5] Bien qu'elles se soient toutes formées à partir d'une matière similaire, la raison de la grande différence des trois planètes les plus proches du Soleil reste un mystère.

[6] Ce processus est semblable à la méthode de l'assistance gravitationnelle utilisée pour changer la direction et la vitesse des sondes spatiales en programmant leur passage à proximité d'une planète.

[7] Des astronomes français ont développé un modèle montrant que cette planète géante gazeuse a été plus proche du Soleil dans le Système solaire primordial, avant de se déplacer vers l'extérieur jusqu'à sa position actuelle. Ceci aurait provoqué des perturbations considérables sur les orbites d'autres objets du Système solaire interne, à cause de la très forte attraction gravitationnelle de Jupiter.

Source(s): 

"Asteroid (21) Lutetia as a remnant of Earth's precursor planetesimals", publié dans la revue Icarus.

Contact(s):
  • Philippe Lamy, LAM
    philippe [dot] lamy [at] oamp [dot] fr, 04 91 05 59 32

La reprise des actualités du site est autorisée avec la mention "Source : Actualités du CNRS-INSU" et un lien pointant sur la page correspondante.