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    Science of Psyche :un astéroïde unique détient des indices sur le système solaire primitif

    Au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, les ingénieurs intègrent un spectromètre à rayons gamma et à neutrons dans le vaisseau spatial Psyche de l'agence. L'instrument va permettre de déterminer les éléments qui composent sa cible, un astéroïde également nommé Psyché. Crédit :NASA/JPL-Caltech

    Lancement prévu l'année prochaine, La mission Psyche de la NASA marque la première fois que l'agence entreprend d'explorer un astéroïde plus riche en métal que la roche ou la glace.

    Plus de 150 ans se sont écoulés depuis que le romancier Jules Verne a écrit "Voyage au centre de la Terre, " mais la réalité n'a pas encore rattrapé cette aventure de science-fiction. Alors que les humains ne peuvent pas se frayer un chemin vers le noyau métallique de notre planète, La NASA a pour objectif de visiter un astéroïde géant qui pourrait être les restes gelés du noyau en fusion d'un monde révolu.

    Appelé Psyché, cet astéroïde orbite autour du Soleil dans la ceinture principale d'astéroïdes, entre Mars et Jupiter. En utilisant les données recueillies à partir de radars terrestres et de télescopes optiques, les scientifiques pensent que Psyché est fait en grande partie de métal. Il pourrait s'agir d'une partie ou de la totalité de l'intérieur riche en fer d'un premier bloc de construction planétaire qui a été dépouillé de sa coquille rocheuse externe lorsqu'il est entré en collision à plusieurs reprises avec d'autres grands corps au cours de la formation précoce du système solaire.

    L'astéroïde, qui est d'environ 173 miles (280 kilomètres) à son point le plus large, peut être aussi autre chose. Il pourrait s'agir du reste d'un type complètement différent de corps riche en fer qui s'est formé à partir de matériaux riches en métaux quelque part dans le système solaire.

    L'imageur multispectral de Psyché, en cours de montage et de test le 13 septembre, 2021, chez Malin Space Science Systems à San Diego, Californie. Crédit :NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

    La mission Psyche de la NASA espère le découvrir. Prévu pour un lancement en août 2022, le vaisseau spatial orbitera pendant deux ans autour de l'astéroïde qui lui a donné son nom, prendre des photos, cartographier la surface, et à la recherche de preuves d'un ancien champ magnétique. Psyche étudiera également les neutrons et les rayons gamma provenant de la surface de l'astéroïde pour aider à déterminer sa composition élémentaire.

    La première mission pour explorer un astéroïde avec une surface qui contient des quantités substantielles de métal plutôt que de roche ou de glace, Psyché cherche à mieux comprendre les noyaux de fer, un élément constitutif inexploré de la formation des planètes. La mission offre également potentiellement la première opportunité d'examiner directement l'intérieur d'une planète rocheuse en offrant un aperçu de l'intérieur d'un corps planétaire précédemment stratifié qui, autrement, ne pourrait jamais être vu. Ce que les scientifiques apprennent pourrait apporter un éclairage supplémentaire sur la formation de la Terre et d'autres planètes rocheuses.

    "Il y a beaucoup de questions fondamentales sur Psyché qui restent sans réponse, " a déclaré l'enquêteur principal de la mission, Lindy Elkins-Tanton de l'Université d'État de l'Arizona. "Et avec chaque détail ajouté à partir des données que nous pouvons collecter de la Terre, il devient juste plus difficile de faire une histoire sensée. Nous ne savons vraiment pas ce que nous allons voir jusqu'à ce que nous visitions, et nous allons être surpris."

    Des ingénieurs du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud intègrent l'instrument magnétomètre dans le vaisseau spatial Psyche de l'agence le 28 juin 2021. L'instrument aidera à déterminer si l'astéroïde Psyché fait partie d'un planétésimal. Crédit :NASA/JPL-Caltech

    Par exemple, des observations au sol antérieures ont conduit les scientifiques à croire que l'astéroïde contenait jusqu'à 90 % de métal. Des recherches récentes menées par Elkins-Tanton ont utilisé des mesures de densité mises à jour pour estimer que l'astéroïde est plus probablement entre 30% et 60% de métal.

    Et les scientifiques se demandent pourquoi Psyché semble être pauvre en oxydes de fer, qui sont des composés chimiques constitués de fer et d'oxygène. Mars, Mercure, Vénus, et la Terre en ont tous. "Donc, si nous avons raison, Psyche est un mélange de métal et de rock, et la roche a très peu d'oxyde de fer, alors il doit y avoir une histoire étrange sur la façon dont il a été créé - parce qu'il ne correspond pas aux histoires standard des créations planétaires, " a déclaré Elkins-Tanton.

    Mystère de Psyché

    Les scientifiques ne savent pas non plus où Psyché s'est formée. Il pourrait provenir de la ceinture principale d'astéroïdes, mais il est également possible qu'il soit né dans la même zone que les planètes intérieures comme la Terre - ou dans le système solaire extérieur, où résident maintenant des planètes géantes comme Jupiter. Aucune des deux histoires d'origine ne suit un chemin simple vers l'endroit où Psyché vit maintenant, 280 millions de miles (450 millions de kilomètres) du Soleil.

    Les astéroïdes en général peuvent offrir un aperçu de la formation des planètes et du fonctionnement du système solaire primitif il y a 4,6 milliards d'années. Mais Psyché est particulièrement intéressant pour les scientifiques en raison de son caractère inhabituel, avec sa teneur en métal, haute densité, et une faible concentration d'oxydes de fer.

    "The fact that it's so unusual is telling us a new story that we haven't seen before about how asteroids evolved, " said Bill Bottke, Psyche mission scientist of the Southwest Research Institute in Boulder, Colorado. "That's a piece of the story we don't have right now. By getting that piece together with all the others we have, we continue to refine our story of how the solar system formed and evolved early on."

    Tools of the Trade

    To help figure out the asteroid's origins, the mission's science investigation will rely on a magnetometer, a gamma ray and neutron spectrometer, and a multispectral imager. Scientists know that the asteroid doesn't generate a magnetic field the way Earth does, but if Psyche had a magnetic field in the past, it could still be recorded in the asteroid's material today. With sensors mounted onto a 6-foot (2-meter) boom, the magnetometer can determine whether Psyche is still magnetized. Si c'est le cas, that would confirm that the asteroid is part of the core of an early planetesimal, the building block of an early planet.

    This illustration depicts NASA’s Psyche spacecraft, set to launch in August 2022. Credit:NASA/JPL-Caltech/ASU

    The orbiter's gamma ray and neutron spectrometer instrument will help scientists determine the asteroid's chemical elements. As cosmic rays and high-energy particles impact Psyche's surface, the elements that make up the surface material absorb the energy. The neutrons and gamma rays they emit in response can be detected by the spectrometer, allowing scientists to match their properties to those emitted by known elements to determine what Psyche is made of.

    Pendant ce temps, a pair of color cameras make up the multispectral imager. The imager is sensitive to light just beyond what humans can see, using filters in the ultraviolet and near-infrared wavelengths. The light reflected in these filters could help determine the mineralogy of any rocky material that may exist on Psyche's surface.

    The spacecraft's telecommunications system will help with the science as well. The X-band radio system is primarily used to send commands to the spacecraft and receive engineering and science data from it. But scientists can also analyze subtle changes in these radio waves to measure the body's rotation, wobble, Masse, and gravity field, providing additional clues about the composition and structure of Psyche's interior.

    Eyes on Psyche

    But before any of this science analysis gets underway, there will be pictures. By late 2025, three years after launch, Psyche will be within sight of the asteroid, and the imager team will be on high alert.

    "Even before we get into orbit, we'll start getting much better pictures than we can from telescopes on Earth. We'll start to resolve features, see big craters, crater basins—maybe mountain ranges. Who knows what we'll see?" said Jim Bell of Arizona State University, deputy principal investigator of Psyche and imager team lead. "All we know is that the reality of Psyche is going to be even weirder and more beautiful than we can imagine."


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