L'année dernière, Les scientifiques de la mission Dawn de la NASA ont annoncé la détection de matières organiques, des composés à base de carbone qui sont des composants nécessaires à la vie, exposées par plaques à la surface de la planète naine Cérès. Maintenant, une nouvelle analyse des données de Dawn par des chercheurs de l'Université Brown suggère que ces parcelles peuvent contenir une abondance de matières organiques beaucoup plus élevée qu'on ne le pensait à l'origine.

Les résultats, publié récemment dans Lettres de recherche géophysique , soulèvent des questions intrigantes sur la façon dont ces matières organiques sont arrivées à la surface de Cérès, et les méthodes utilisées dans la nouvelle étude pourraient également fournir un modèle d'interprétation des données pour les missions futures, disent les chercheurs.

"Ce que montre cet article, c'est que vous pouvez obtenir des résultats très différents selon le type de matière organique que vous utilisez pour comparer et interpréter les données de Ceres, " a déclaré Hannah Kaplan, une chercheuse postdoctorale au Southwest Research Institute qui a dirigé la recherche tout en complétant son doctorat. à Brown. "C'est important non seulement pour Cérès, mais aussi pour des missions qui exploreront bientôt des astéroïdes pouvant également contenir de la matière organique."

Les molécules organiques sont les éléments constitutifs chimiques de la vie. Leur détection sur Cérès ne signifie pas que la vie y existe ou y ait jamais existé; des processus non biologiques peuvent également donner naissance à des molécules organiques. Mais parce que la vie telle que nous la connaissons ne peut exister sans matière organique, les scientifiques s'intéressent à la façon dont il est distribué dans le système solaire. La présence de matière organique sur Cérès soulève des possibilités intrigantes, d'autant plus que la planète naine est aussi riche en glace d'eau, et l'eau est un autre élément nécessaire à la vie.

La découverte originale des matières organiques sur Cérès a été faite à l'aide du spectromètre visible et infrarouge (VIR) sur le vaisseau spatial Dawn, qui est entré en orbite autour de la planète naine en 2015. En analysant les modèles dans lesquels la lumière du soleil interagit avec la surface, en regardant attentivement quelles longueurs d'onde sont réfléchies et celles qui sont absorbées, les scientifiques peuvent avoir une idée des composés présents sur Cérès. L'instrument VIR a capté un signal cohérent avec des molécules organiques dans la région du cratère Ernutet sur l'hémisphère nord de Cérès.

Pour avoir une première idée de l'abondance de ces composés, l'équipe de recherche d'origine a comparé les données VIR de Ceres avec les spectres de réflectance de laboratoire de la matière organique formée sur Terre. Sur la base de cette norme, les chercheurs ont conclu qu'entre six et 10 pour cent de la signature spectrale qu'ils ont détectée sur Cérès pourraient être expliqués par la matière organique.

Mais pour cette nouvelle recherche, Kaplan et ses collègues ont voulu réexaminer ces données en utilisant une norme différente. Au lieu de compter sur les roches terrestres pour interpréter les données, l'équipe s'est tournée vers une source extraterrestre :les météorites. Il a été démontré que certaines météorites, des morceaux de chondrite carbonée tombés sur Terre après avoir été éjectés d'astéroïdes primitifs, contiennent des matières organiques légèrement différentes de celles que l'on trouve couramment sur notre propre planète. Et les travaux de Kaplan montrent que la réflectance spectrale des matières organiques extraterrestres est distincte de celle de leurs homologues terrestres.

"Ce que nous trouvons, c'est que si nous modélisons les données de Ceres en utilisant des substances organiques extraterrestres, qui peut être un analogue plus approprié que ceux trouvés sur Terre, alors nous avons besoin de beaucoup plus de matière organique sur Cérès pour expliquer la force de l'absorption spectrale que nous y voyons, " a déclaré Kaplan. "Nous estimons que jusqu'à 40 à 50 pour cent du signal spectral que nous voyons sur Cérès s'explique par les substances organiques. C'est une énorme différence par rapport aux six à 10 pour cent précédemment rapportés sur la base des composés organiques terrestres."

Si la concentration de matières organiques sur Cérès est effectivement si élevée, cela soulève une foule de nouvelles questions sur la source de ce matériel. Il existe deux possibilités concurrentes quant à la provenance des produits biologiques de Ceres. Ils auraient pu être produits en interne sur Cérès puis exposés en surface, ou ils pourraient avoir été livrés à la surface par un impact d'une comète ou d'un astéroïde riche en matière organique.

Cette nouvelle étude suggère que si les matières organiques étaient livrées, alors les fortes concentrations potentielles de matières organiques seraient plus cohérentes avec l'impact d'une comète plutôt que d'un astéroïde. Les comètes sont connues pour avoir des abondances internes significativement plus élevées de matières organiques par rapport aux astéroïdes primitifs, potentiellement similaire au chiffre de 40 à 50 pour cent suggéré par cette étude pour ces emplacements sur Cérès. Cependant, the heat of an impact would likely destroy a substantial amount of a comet's organics, so whether or not such high abundances could even be explained by a cometary impact remains unclear, the researchers say.

The alternative explanation, that the organics formed directly on Ceres, raises questions too. The detection of organics has so far been limited to small patches on Ceres' northern hemisphere. Such high concentrations in such small areas require an explanation.

"If the organics are made on Ceres, then you likely still need a mechanism to concentrate it in these specific locations or at least to preserve it in these spots, " said Ralph Milliken, professeur agrégé au département de la Terre de Brown, Environmental and Planetary Sciences and a study co-author. "It's not clear what that mechanism might be. Ceres is clearly a fascinating object, and understanding the story and origin of organics in these spots and elsewhere on Ceres will likely require future missions that can analyze or return samples."

For now the researchers hope this study will be helpful in informing upcoming sample return missions to near-Earth asteroids that are also thought to host water-bearing minerals and organic compounds. The Japanese spacecraft Hayabusa2 is expected to arrive at the asteroid Ryugu in several weeks, and NASA's OSIRIS-REx mission is due to reach the asteroid Bennu in August. Kaplan is currently a science team member with the OSIRIS-REx mission.

"I think the work that went into this study, which included new laboratory measurements of important components of primitive meteorites, can provide a framework of how to better interpret data of asteroids and make links between spacecraft observations and samples in our meteorite collection, " Kaplan said. "As a new member to the OSIRIS-REx team, I'm particularly interested in how this might apply to our mission."