Le système solaire s'est formé il y a environ 4,5 milliards d'années. De nombreux fragments témoignant de cette époque primitive gravitent autour du soleil sous forme d'astéroïdes. Environ les trois quarts d'entre eux sont des astéroïdes de type C riches en carbone, comme 162173 Ryugu, qui était la cible de la mission japonaise Hayabusa2 en 2018 et 2019. Le vaisseau spatial effectue actuellement son vol de retour vers la Terre. De nombreux scientifiques, y compris des chercheurs planétaires du Centre aérospatial allemand (Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt; DLR), étudié intensivement ce « tas de gravats » cosmique, " qui fait près d'1 kilomètre de diamètre et peut s'approcher de la Terre. Des images infrarouges acquises par Hayabusa2 sont désormais publiées dans la revue scientifique La nature . Ils montrent que l'astéroïde est presque entièrement constitué d'un matériau très poreux. Ryugu a été formé en grande partie à partir de fragments d'un corps parent qui a été brisé par des impacts. La porosité élevée et la faible résistance mécanique associée des fragments de roche qui composent Ryugu garantissent que ces corps se brisent en de nombreux fragments lorsqu'ils pénètrent dans l'atmosphère terrestre. Pour cette raison, Les météorites riches en carbone sont très rares sur Terre et l'atmosphère tend à offrir une plus grande protection contre elles.

Le comportement thermique révèle la densité

Cette enquête sur les propriétés globales de Ryugu confirme et complète les découvertes de l'environnement d'atterrissage sur Ryugu obtenues par l'atterrisseur franco-allemand Mobile Asteroid Surface SCout (MASCOT) lors de la mission Hayabusa2. "Fragile, des astéroïdes hautement poreux comme Ryugu sont probablement le lien dans l'évolution de la poussière cosmique en corps célestes massifs, " dit Matthias Grott du DLR Institute of Planetary Research, l'un des auteurs de l'actuelle La nature publication. "Cela comble une lacune dans notre compréhension de la formation planétaire, car nous n'avons pratiquement jamais pu détecter de tels matériaux dans les météorites trouvées sur Terre. »

A l'automne 2018, les scientifiques travaillant avec le premier auteur Tatsuaki Okada de l'agence spatiale japonaise JAXA ont analysé la température de surface de l'astéroïde dans plusieurs séries de mesures effectuées avec l'imageur infrarouge thermique (TIR) ​​à bord de Hayabusa2. Ces mesures ont été effectuées dans la gamme de longueurs d'onde de 8 à 12 micromètres pendant les cycles diurnes et nocturnes. Dans le processus, ils ont découvert que, à quelques exceptions près, la surface chauffe très rapidement lorsqu'elle est exposée au soleil. "Le réchauffement rapide après le lever du soleil, d'environ moins 43 degrés Celsius à plus 27 degrés Celsius suggère que les pièces constitutives de l'astéroïde ont à la fois une faible densité et une porosité élevée, " explique Grott. Environ 1% des rochers à la surface étaient plus froids et plus semblables aux météorites trouvées sur Terre. " Il pourrait s'agir de fragments plus massifs provenant de l'intérieur d'un corps parent d'origine, ou ils peuvent provenir d'autres sources et tomber sur Ryugu, " ajoute Jörn Helbert du DLR Institute of Planetary Research, qui est également auteur de l'actuelle La nature publication.

Des planétésimaux aux planètes

La structure poreuse fragile des astéroïdes de type C pourrait être similaire à celle des planétésimaux, qui s'est formée dans la nébuleuse solaire primordiale et s'est accumulée lors de nombreuses collisions pour former des planètes. La majeure partie de la masse effondrée du nuage présolaire de gaz et de poussière s'est accumulée dans le jeune soleil. Lorsqu'une masse critique a été atteinte, le processus de génération de chaleur de la fusion nucléaire a commencé en son cœur.

La poussière restante, glace et gaz accumulés dans un disque d'accrétion en rotation autour de l'étoile nouvellement formée. Par les effets de la gravité, les premiers embryons planétaires ou planétésimaux se sont formés dans ce disque il y a environ 4,5 milliards d'années. Les planètes et leurs lunes se sont formées à partir de ces planétésimaux après une période relativement courte de peut-être seulement 10 millions d'années. De nombreux corps mineurs – astéroïdes et comètes – sont restés. Ceux-ci n'ont pas pu s'agglomérer pour former des planètes supplémentaires en raison de perturbations gravitationnelles, en particulier ceux causés par Jupiter, de loin la planète la plus grande et la plus massive.

Cependant, les processus qui ont eu lieu au début de l'histoire du système solaire ne sont pas encore entièrement compris. De nombreuses théories sont basées sur des modèles et n'ont pas encore été confirmées par des observations, en partie parce que les traces de ces premiers temps sont rares. « Les recherches sur le sujet sont donc principalement dépendantes de la matière extraterrestre, qui atteint la Terre des profondeurs du système solaire sous forme de météorites, " explique Helbert. Il contient des composants de l'époque où le soleil et les planètes se sont formés. " De plus, nous avons besoin de missions telles que Hayabusa2 pour visiter les corps mineurs qui se sont formés pendant les premiers stades du système solaire afin de confirmer, compléter ou – avec des observations appropriées – réfuter les modèles. »

Un rocher comme beaucoup sur Ryugu

A l'été 2019, les résultats de la mission d'atterrisseur MASCOT ont montré que son site d'atterrissage sur Ryugu était principalement peuplé de grands, rochers très poreux et fragiles. « Les résultats publiés sont une confirmation des résultats des études du radiomètre DLR MARA sur MASCOT, " dit Matthias Grott, le chercheur principal pour MARA. "Il a maintenant été démontré que la roche analysée par MARA est typique de toute la surface de l'astéroïde. Cela confirme également que des fragments des astéroïdes de type C courants comme Ryugu se brisent probablement facilement en raison de la faible force interne lorsqu'ils pénètrent dans l'atmosphère terrestre. "

Le 3 octobre 2018, MASCOT a atterri sur Ryugu en chute libre au pas. Au toucher des roues, il a " rebondi " plusieurs mètres plus loin avant que le paquet d'expérience d'environ 10 kilogrammes ne s'arrête. MASCOT s'est déplacé sur la surface à l'aide d'un bras oscillant rotatif. Cela a permis de tourner MASCOT sur son côté "droit", et même effectuer des sauts sur la surface de l'astéroïde en raison de la faible attraction gravitationnelle de Ryugu. Au total, MASCOT a effectué des expériences sur Ryugu pendant environ 17 heures.

Des échantillons de l'astéroïde Ryugu en route vers la Terre

Hayabusa2 a cartographié l'astéroïde depuis l'orbite à haute résolution, et plus tard acquis des échantillons du corps primordial de deux sites d'atterrissage. Ceux-ci sont actuellement scellés dans une capsule de transport et voyagent vers la Terre avec le vaisseau spatial. La capsule devrait atterrir en Australie fin 2020. Jusqu'à présent, les chercheurs supposent que le matériau de Ryugu est chimiquement similaire à celui des météorites chondritiques, que l'on trouve aussi sur Terre. Les chondres sont petits, sphères de roche millimétriques, qui s'est formé dans la nébuleuse solaire primordiale il y a 4,5 milliards d'années et sont considérés comme les éléments constitutifs de la formation planétaire.

Jusque là, cependant, les scientifiques ne peuvent exclure la possibilité qu'ils soient constitués de matériaux riches en carbone, comme celle trouvée sur la comète 67P/ Churyumov-Gerasimenko dans le cadre de la mission Rosetta de l'ESA avec l'atterrisseur Philae exploité par le DLR. Analyses des échantillons de Ryugu, dont certaines seront réalisées au DLR, sont attendus avec impatience. "C'est précisément pour cette tâche - et bien sûr pour les futures missions telles que la mission japonaise "Martian Moons eXploration" (MMX), dans lequel des échantillons extraterrestres seront amenés sur Terre - que nous, à l'Institut de recherche planétaire du DLR à Berlin, avons commencé à mettre en place le laboratoire d'analyse d'échantillons (SAL) l'année dernière, " dit Helbert. La mission MMX, auquel le DLR participe, volera vers les lunes martiennes Phobos et Deimos en 2024 et apportera des échantillons des lunes de la taille d'un astéroïde sur Terre en 2029. Un rover mobile franco-allemand fera également partie de la mission MMX.