La planète Mars partage son orbite avec une poignée de petits astéroïdes, les soi-disant chevaux de Troie. Aujourd'hui, une équipe internationale d'astronomes utilisant le Very Large Telescope au Chili a découvert que la plupart de ces objets partagent une composition commune; ce sont probablement les restes d'une mini-planète qui a été détruite par une collision il y a longtemps. Les résultats sont rapportés dans un article à paraître dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society en avril.

Les astéroïdes troyens se déplacent sur des orbites à la même distance moyenne du Soleil qu'une planète, piégés dans des « refuges » gravitationnels à 60 degrés devant et derrière la planète. La signification particulière de ces lieux a été élaborée par le mathématicien français du XVIIIe siècle Joseph-Louis Lagrange. En son honneur, ils sont désormais appelés « points de Lagrange »; le point menant la planète est L4; que derrière la planète est L5.

Environ 6000 chevaux de Troie de ce type ont été trouvés sur l'orbite de Jupiter et environ 10 sur celle de Neptune. On pense qu'ils datent des premiers temps du système solaire lorsque la distribution des planètes, astéroïdes et comètes était très différent de celui que nous observons aujourd'hui.

Mars est à ce jour la seule planète terrestre connue pour avoir des compagnons troyens sur des orbites stables. Le premier cheval de Troie martien a été découvert il y a plus de 25 ans à L5 et nommé "Eureka" en référence à la célèbre exclamation du mathématicien grec Archimède. Le décompte actuel est de neuf, un facteur 600 de moins que les chevaux de Troie Jupiter, mais même cet échantillon relativement chétif montre une structure intéressante que l'on ne voit nulle part ailleurs dans le système solaire.

Pour commencer, tous les chevaux de Troie, économiser un, traînent Mars à son point de Lagrange L5 (Figure 1, panneau de gauche). Quoi de plus, les orbites de tous les 8 chevaux de Troie L5, sauf un, se regroupent autour d'Eureka même (Figure 1, panneau de droite). La cause de la répartition inégale de ces objets n'a pas encore été identifiée, bien qu'il y ait quelques possibilités. Dans un scénario, une collision a brisé un astéroïde précurseur au point L5, les fragments qui composent le groupe que nous observons aujourd'hui. Une autre possibilité est qu'un processus appelé fission rotationnelle ait provoqué la rotation d'Eureka, engendrant finalement de petits morceaux de lui-même en orbite héliocentrique. Quelle que soit la cause, le regroupement suggère fortement que les astéroïdes de cette "famille Eurêka" faisaient autrefois partie d'un seul objet ou d'un corps géniteur. Bien que les preuves circonstancielles de cette hypothèse soient solides, le test acide est de savoir si les astéroïdes partagent une composition commune ou non. Heureusement, cela peut être fait au télescope en mesurant la couleur de la lumière du soleil réfléchie par la surface de l'astéroïde, en d'autres termes obtenir son spectre.

Dans ce but, une équipe internationale d'astronomes dirigée par Apostolos Christou et Galin Borisov à l'observatoire et planétarium d'Armagh en Irlande du Nord, ROYAUME-UNI, utilisé le spectrographe X-SHOOTER monté sur "Kueyen", le télescope de l'unité 2 du Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral au Chili début 2016 pour enregistrer les spectres de deux astéroïdes appartenant à la famille Eureka, 311999 et 385250. Analyser les spectres, ils ont constaté que les deux objets sont des "sonneries mortes" pour Eureka (Figure 2), confirmant ainsi la relation génétique entre les astéroïdes familiaux. La découverte marque également une "première" significative pour les études sur les astéroïdes; les spectres montrent que ces astéroïdes sont majoritairement composés d'olivine, un minéral qui se forme généralement dans des objets beaucoup plus gros dans des conditions de pression et de température élevées. L'implication est que ces astéroïdes sont probablement des reliques du manteau provenant de mini-planètes ou "planétésimaux" qui, comme la Terre, développé une croûte, manteau et noyau par le processus de différenciation, mais ont depuis longtemps été détruits par des collisions.

Christou souligne que "Beaucoup d'autres familles existent dans la ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter, et même parmi les chevaux de Troie de Jupiter, mais aucun n'est composé d'astéroïdes dominés par l'olivine". Ceci est lié au problème dit du manteau manquant :si l'on additionne la masse des différents minéraux de la ceinture d'astéroïdes et en particulier ceux que l'on pense être des morceaux de fragments, astéroïdes différenciés, il y a un déficit de matériau du manteau par rapport à la croûte rocheuse et au noyau métallique.

Bien que la découverte de cette famille dominée par l'olivine n'apporte pas de solution définitive au problème du manteau manquant, cela montre que la matière du manteau était présente près de Mars au début de l'histoire du système solaire. Comme Christou l'explique :« Nos découvertes suggèrent qu'un tel matériau a participé à la formation de Mars et peut-être de son voisin planétaire, notre propre Terre."