Image conceptuelle de la mission Lucy sur les astéroïdes de Troie. Crédit :NASA/SwRI
Il y a un peu plus de 4 milliards d'années, les planètes de notre système solaire coexistaient avec un grand nombre de petits objets rocheux ou glacés en orbite autour du Soleil. Ce sont les derniers vestiges des planétésimaux - les blocs de construction primitifs qui ont formé les planètes. La plupart de ces restes d'objets ont ensuite été perdus, au fur et à mesure que les changements dans les orbites des planètes géantes les ont dispersés aux confins éloignés du système solaire ou au-delà. Mais certains ont été capturés dans deux régions moins éloignées, près des points où s'équilibrent l'influence gravitationnelle de Jupiter et du Soleil, et y sont restés piégés, presque intact, depuis des milliards d'années.
Il n'y a pas tout à fait 4 millions d'années, un ancien ancêtre de l'homme moderne parcourait la terre dans ce qui deviendrait plus tard le pays d'Éthiopie. Il y a trente-quatre ans, Donald Johanson a découvert le squelette fossilisé de cette créature, plus tard nommé Lucy, après le hit des Beatles de 1967 "Lucy in the Sky with Diamonds".
Dans trois ans, un vaisseau spatial nommé Lucy, inspiré du célèbre fossile, commencera son exploration qui pourrait aider à déterminer les débuts de l'histoire du système solaire.
La mission Lucy de la NASA survolera six de ces planétésimaux piégés – les astéroïdes troyens de Jupiter – donnant à l'humanité son premier aperçu de ces objets anciens. En étudiant ces fossiles de formation des planètes, la mission Lucy pourrait révéler autant sur le développement du système solaire que le fossile Lucy l'a fait sur l'évolution humaine. Et sur le chemin des chevaux de Troie, Lucy visitera un astéroïde que l'équipe a nommé Donaldjohanson, d'après l'anthropologue qui a découvert le squelette fossilisé de notre ancêtre.
"Les chevaux de Troie détiennent des indices vitaux sur l'origine du système solaire car ils sont des restes de, et ainsi furent les témoins de, le processus qui a construit les planètes, " a déclaré le chercheur principal Harold Levison du Southwest Research Institute à Boulder, Colorado.
L'animation accélérée ci-dessus montre les mouvements des planètes intérieures, Jupiter et les deux essaims de chevaux de Troie (vert) pendant la période de la mission Lucy. Les chevaux de Troie L4 mènent Jupiter dans son orbite et les chevaux de Troie L5 suivent. Par tradition, les chevaux de Troie L4 portent le nom de caractères grecs dans les récits de la guerre de Troie. Les corps L5 portent le nom de personnages du côté troyen du conflit. Crédit :Astronomical Institute of CAS/Petr Scheirich (utilisé avec permission)
Les chevaux de Troie tournent autour du Soleil en synchronisme avec Jupiter, en suivant à peu près le même chemin, mais menant la planète géante d'environ un sixième du tour de l'orbite, ou à la traîne du même montant. Cela les maintient près de l'un des deux points "Lagrange" gravitationnellement stables, L4 et L5, positionné au sommet d'un triangle équilatéral avec Jupiter et le Soleil, où ils sont protégés d'être perturbés sur différentes orbites ou hors du système solaire entièrement. Les zones autour des points L4 et L5 de Jupiter contiennent chacune un essaim d'objets vieux de milliards d'années qui contiennent des informations sur l'histoire de notre système solaire.
Les observations terrestres ont permis aux astronomes de classer les astéroïdes troyens par de subtiles variations de couleur et de composition probable. "Nous voyons des variations dans les propriétés que nous pouvons mesurer depuis la Terre et nous aimerions connaître la base physique derrière cette variation, " Lucy Project Scientist Keith Noll a déclaré. " Une mission vers un seul objet n'aurait pas permis ce genre de comparaison - en échantillonnant un ensemble diversifié d'objets, Lucy fournira une meilleure base pour comprendre ce que nous voyons dans l'ensemble de la population." En visitant six chevaux de Troie couvrant tous les principaux types, dont deux forment un système binaire (deux objets en orbite), Lucy obtiendra une mine d'informations sur les objets qui constituaient le disque planétésimal original du système solaire. Noll travaille au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland qui est un partenaire clé dans la mission Lucy.
Une caractéristique que les chevaux de Troie ont en commun est qu'ils sont sombres. "Ils ne reflètent que quatre ou cinq pour cent de la lumière qui les frappe, " dit Noll. " C'est vraiment sombre. La chaussée noire sur la route est bien plus réfléchissante."
Ce qui obscurcit les chevaux de Troie est un mystère qui pourrait avoir des implications surprenantes pour notre Terre. "Les objets sombres peuvent avoir des composés organiques (contenant du carbone) sur leurs surfaces, " a déclaré la scientifique principale Amy Simon. " Si de nombreux chevaux de Troie que nous enquêtons présentent des cela impliquera que les éléments constitutifs de la vie étaient courants dans tout le système solaire primitif. » Simon travaille à la NASA Goddard où elle est chercheuse principale adjointe pour l'un des instruments du vaisseau spatial Lucy.
Le scientifique de SwRI a étudié l'astéroïde binaire Patroclus-Menoetius, montré dans la conception de cet artiste, pour déterminer qu'un bouleversement des planètes géantes s'est probablement produit au début de l'histoire du système solaire, dans les 100 premiers millions d'années. Crédit :W.M. Observatoire Keck/Lynette Cook
Certains des mêmes processus qui ont piégé les chevaux de Troie dans leurs orbites actuelles ont envoyé d'autres planétésimaux restants plus loin du Soleil, et nous les trouvons maintenant dans la ceinture de Kuiper, la région glacée au-delà de Neptune qui abrite Pluton et d'autres planètes naines. (Le vaisseau spatial New Horizons de la NASA a exploré Pluton après un voyage de 9 ans, et passera devant un autre objet de la ceinture de Kuiper le jour du Nouvel An 2019.)
La collecte de données sera vitale pour le succès de Lucy. La mission emportera quatre instruments dans sa charge utile :L'Ralph, composé de MVIC (Multi-spectral Visible Imaging Camera), un imageur multicolore, et LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array), un spectrographe qui fournira des informations sur la composition de la surface; L'LORRI (Imageur de Reconnaissance Longue Portée), une caméra haute résolution; et L'TES (Thermal Emission Spectrometer), qui mesurera les températures de surface des chevaux de Troie. Et en plus des instruments scientifiques, Le système de communication (radio) et d'acquisition de cibles (TTCam) de Lucy contribuera à la mission scientifique. L'Ralph analysera les surfaces des chevaux de Troie pour rechercher la présence de différents silicates, glaces et matières organiques sur ces astéroïdes. L'LORRI prendra des photos haute définition des chevaux de Troie complétées par TTCam au plus près. L'TES va enquêter sur l'état physique des surfaces des chevaux de Troie, et les données radio seront utilisées conjointement avec les données d'imagerie pour déterminer leurs masses et densités.
Lucy devrait être lancé en octobre 2021, voler par plus de cibles dans différentes orbites autour du Soleil que toute autre mission dans l'histoire. Les réponses aux questions clés sur le passé lointain du système solaire seront désormais à portée de main, grâce à la mission Lucy.
La mission Lucy est dirigée par le Dr Harold Levison et son équipe du Southwest Research Institute et est gérée par le Goddard Space Flight Center de la NASA. Les instruments sur Lucy sont développés par Goddard, Université de l'État d'Arizona, et le laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins. Le vaisseau spatial sera développé et construit par Lockheed Martin. Suite à sa construction, Lucy subira d'autres tests, et dans trois ans être lancé dans une mission qui changera à jamais notre connaissance du système solaire.
