En utilisant les techniques de rayons X, les scientifiques étudieront de minuscules taches de l'astéroïde 162173 Ryugu, collectées par une mission spatiale japonaise. En savoir plus sur la formation de cet astéroïde améliorera notre compréhension du système solaire, y compris la formation de la Terre.

Il n'est pas rare que des scientifiques apportent des objets intéressants à des milliers de kilomètres au laboratoire national d'Argonne du département américain de l'Énergie (DOE) pour étude. Mais il est juste de dire que le dernier d'entre eux à atterrir au laboratoire est venu de beaucoup, beaucoup plus loin, et leur voyage en Argonne était unique.

Une équipe de scientifiques d'Argonne fait partie des rares groupes dans le monde choisis pour étudier de minuscules fragments d'un astéroïde. Ces particules de poussière provenaient de 162173 Ryugu, partie d'un groupe d'objets géocroiseurs appelés astéroïdes Apollo. L'orbite de cet astéroïde le rapproche de 60, 000 milles—environ un quart de la distance à la lune—une fois tous les 16 mois.

Les fragments ont été collectés par Hayabusa2, une mission opérée par l'agence spatiale japonaise, JAXA.

Ces morceaux de roche sont remarquablement minuscules - chacun mesure environ 200 microns de diamètre, environ la taille de trois cheveux humains. Mais ils transportent avec eux des informations sur la formation de ces astéroïdes, et peut nous révéler des secrets longtemps cachés sur les premiers jours du système solaire, y compris la Terre elle-même.

Argonne Distinguished Fellow Esen Ercan Alp dirige l'équipe de recherche utilisant les rayons X ultra-lumineux de la source de photons avancée (APS), une installation d'utilisateurs du DOE Office of Science à Argonne, pour examiner les échantillons d'astéroïdes. Alp et ses collègues ont travaillé pendant des années pour être inclus dans le groupe international de scientifiques qui jettent un premier regard terrestre sur ces fragments.

"C'est très excitant, " a déclaré Alp. "Nous préparons ce projet depuis deux ans. Nous avons pratiqué nos techniques de rayons X sur des échantillons de météorites tombées sur Terre, mais ils n'étaient qu'une répétition pour la vraie chose."

L'APS est la seule installation américaine choisie pour étudier ces fragments, et selon Alp, c'est à cause d'une technique particulière de rayons X dans laquelle lui et son équipe se spécialisent :la spectroscopie Mössbauer. Nommé d'après le physicien allemand Rudolf Mössbauer, cette technique est très sensible aux infimes changements dans la chimie des échantillons, et il permet aux scientifiques de déterminer la composition chimique de ces fragments particule par particule.

C'est une technique qu'Argonne développe depuis les années 1960, et le laboratoire est un leader mondial dans son utilisation.

Sur une première série d'observations en juin et juillet, l'équipe d'Argonne, qui comprend la scientifique de la ligne de lumière Barbara Lavina (de l'Université de Chicago et d'Argonne) et le physicien Jiyong Zhao, a effectué des lectures de 25 points différents sur ces fragments en utilisant des méthodes de diffusion des rayons X sur la ligne de lumière 3-ID-B de l'APS. En septembre, les fragments retourneront à Argonne et l'équipe effectuera des lectures plus approfondies en utilisant des techniques de spectroscopie Mössbauer.

Lavine, dont la formation est en géologie, est particulièrement enthousiasmé par la possibilité d'étudier des roches qui ne sont littéralement pas de cette terre et qui n'auraient pas survécu à un voyage vers la Terre si elles n'avaient pas été stockées en toute sécurité dans un vaisseau spatial. Elle a noté que la technique utilisée par l'équipe est conçue pour étudier de près l'état du fer dans des échantillons comme ceux-ci.

"Le fer est l'un des meilleurs détenteurs de records de l'histoire d'un rocher, " Lavina a déclaré. "Nous aurons une chance unique de démêler une pièce clé du puzzle qui est la formation et l'évolution de notre système solaire."

Le frisson d'être parmi les premiers à voir ces fragments d'astéroïdes n'est amplifié que par leur fantastique voyage depuis l'espace lointain. Obtenir le module Hayabusa2 à 162173 Ryugu a pris plus de trois ans. Le module a atterri sur l'astéroïde en juin 2018 et a procédé à son étude pendant un an et demi.

Dans le cadre de cette mission, l'atterrisseur a déployé un pénétrateur cinétique, un petit engin explosif qui a brisé la surface de l'astéroïde, remuant les roches et la poussière qui ont ensuite été ramassées.

En novembre 2019, la fusée Hayabusa2 a quitté l'orbite de l'astéroïde, et il a rendu sa précieuse cargaison sur Terre en décembre 2020. Bien que ce soit la partie la plus éloignée du voyage des fragments vers Argonne, ce n'était peut-être pas le plus périlleux, car huit de ces minuscules échantillons ont été placés dans une boîte et envoyés via Federal Express du Japon à l'Illinois.

« Nous surveillions de très près les informations de suivi, " plaisanta Lavina, tout en notant que les échantillons sont bien arrivés.

Les résultats des travaux de l'équipe d'Argonne sont secrets, et ne sera révélé qu'une fois qu'un article sera préparé et publié. Les fragments d'astéroïdes, pendant ce temps, ont été envoyés dans une autre installation scientifique, celui-ci en Europe, où une autre équipe de recherche aura la chance de les observer.

Alp et ses collègues s'attendent à une deuxième occasion d'en apprendre davantage sur ces objets d'un autre monde et de mettre en pratique leurs techniques bien rodées aux rayons X.

"C'est très important de faire partie d'une entreprise internationale comme celle-ci, " Alp a déclaré. "Notre premier tour a été assez réussi, mais nous ne faisons que commencer."