En utilisant un télescope spatial, l'équipe a réussi à détecter la présence d'eau dans de nombreux astéroïdes. Crédit :Université de Kobe
A l'aide du satellite infrarouge AKARI, une équipe de recherche japonaise a détecté pour la première fois l'existence d'eau sous forme de minéraux hydratés dans un certain nombre d'astéroïdes. Cette découverte contribuera à la compréhension de la répartition de l'eau dans le système solaire, l'évolution des astéroïdes, et l'origine de l'eau sur Terre.
Les conclusions ont été faites par l'équipe dirigée par le professeur adjoint du projet Fumihiko Usui (École supérieure des sciences, Université de Kobe), Chercheur principal associé Sunao Hasegawa, Associé de recherche au projet aérospatial Takafumi Ootsubo (Institut des sciences spatiales et astronautiques, Agence japonaise d'exploration aérospatiale), et professeur émérite Takashi Onaka (École supérieure des sciences, Université de Tokyo). Les résultats ont été publiés le 17 décembre dans l'édition en ligne Advanced Access de Publications de la Société astronomique du Japon .
La Terre est une planète aquatique, et est la seule planète du système solaire où la présence d'eau à la surface de la planète a été confirmée. Nous sommes, cependant, Je ne sais pas encore comment la Terre a acquis l'eau. Des études récentes ont montré que d'autres corps célestes du système solaire ont, ou l'habitude d'avoir, l'eau sous une forme ou une autre. Zone d'astéroïdes parmi les candidats qui ont apporté de l'eau sur Terre. Notez que l'eau liquide ne coule pas à la surface des astéroïdes, mais l'eau est retenue dans les astéroïdes sous forme de minéraux hydratés produits par les réactions chimiques de l'eau et des roches anhydres. Ces réactions se sont produites à l'intérieur des astéroïdes dans un processus d'altération aqueuse. Les minéraux hydratés sont stables même au-dessus de la température de sublimation de la glace d'eau. Ainsi, en recherchant des minéraux hydratés, nous pouvons étudier si les astéroïdes ont de l'eau.
Les longueurs d'onde infrarouges contiennent des caractéristiques spectrales caractéristiques de diverses substances, y compris les molécules, glace et minéraux, qui n'est pas observable aux longueurs d'onde visibles. Par conséquent, il est nécessaire d'observer aux longueurs d'onde infrarouges pour l'étude des objets du système solaire. Les minéraux hydratés présentent des caractéristiques d'absorption diagnostique à environ 2,7 micromètres. L'absorption de vapeur d'eau et de dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre nous empêche d'observer cette longueur d'onde avec des télescopes au sol. Il est donc nécessaire de faire des observations depuis l'extérieur de l'atmosphère, dans l'espace. Cependant, il y a eu peu d'observations avec des télescopes spatiaux; l'Observatoire spatial infrarouge (ISO), lancé en 1995, n'avait pas une sensibilité suffisante pour faire de la spectroscopie d'astéroïdes faibles et du télescope spatial Spitzer, lancé en 2003, n'avait pas une couverture de cette gamme de longueurs d'onde. Pour cette raison, la quantité d'eau contenue dans les astéroïdes n'a pas été entièrement comprise.
Cela montre 6 exemples pour les astéroïdes de type C et de type S. Vous pouvez clairement voir l'absorption à des longueurs d'onde d'environ 2,7 micromètres (indiquées par les flèches vertes) attribuée aux minéraux hydratés. Vous pouvez également voir des signatures de glace d'eau ou de matière riche en ammoniac à environ 3,1 micromètres (indiquées par les flèches bleues). Les données présentées sur cette figure sont les spectres réfléchis de la lumière solaire par la surface des astéroïdes. Crédit :Université de Kobe
Le satellite infrarouge japonais AKARI, lancé en février 2006, était équipé de la caméra infrarouge (IRC) qui a permis aux chercheurs d'obtenir des spectres dans le proche infrarouge de deux à cinq micromètres. Grâce à cette fonction unique, les observations spectroscopiques de 66 astéroïdes (figure 1) ont été réalisées et leurs spectres dans le proche infrarouge ont été obtenus. Cela offre la première opportunité d'étudier les caractéristiques des minéraux hydratés dans les astéroïdes à environ la longueur d'onde de 2,7 micromètres.
Les observations ont détecté une absorption, qui a été attribué aux minéraux hydratés pour 17 astéroïdes de type C (figure 2). astéroïdes de type C, qui apparaissent sombres aux longueurs d'onde visibles, étaient réputés riches en eau et en matières organiques, mais les présentes observations avec AKARI sont les premières à confirmer la présence de minéraux hydratés dans ces astéroïdes. La force d'absorption détectée à environ 2,7 micromètres varie pour chaque astéroïde, et certains présentent des caractéristiques d'absorption d'autres substances, tels que la glace d'eau et les matières riches en ammoniac à environ 3,1 micromètres.
En examinant plus en détail les astéroïdes de type C, l'équipe de recherche a découvert une relation claire entre la longueur d'onde de l'absorption la plus profonde et la profondeur de l'absorption pour la caractéristique de 2,7 micromètres (figure 3). Cela montre une tendance observée dans le processus où les minéraux hydratés sont chauffés et perdent progressivement de l'eau. L'énergie de chauffage pourrait être fournie par le plasma éolien solaire, impacts de micrométéorites, ou la chaleur de désintégration des isotopes radioactifs dans les roches. Cette tendance avait été prédite par des mesures de météorites, mais c'est la première fois que cela est confirmé dans les astéroïdes. De nombreux astéroïdes de type C affichent cette tendance, suggérant que les astéroïdes de type C ont été formés par l'agglomération de roches et de glace d'eau, puis une altération aqueuse s'est produite à l'intérieur des astéroïdes pour former des minéraux hydratés, et enfin les astéroïdes de type C ont été chauffés et déshydratés.
D'autre part, les astéroïdes rocheux de type S étaient considérés comme ne contenant pas d'eau, contrairement aux astéroïdes de type C. Dans la présente étude, les minéraux hydratés n'ont pas été détectés dans la plupart des types S, mais il a été récemment découvert qu'il existe des cas exceptionnels de quelques astéroïdes qui montrent de légers signes de minéraux hydratés. Les signes d'eau trouvés dans de tels astéroïdes de type S n'étaient probablement pas générés par une altération aqueuse comme dans les types C, mais ont été produites par des collisions d'autres astéroïdes hydratés, C'est, c'est l'origine exogène qui a provoqué l'hydratation des minéraux. Des collisions d'astéroïdes se produisent parfois. Au stade précoce de la formation du système solaire, un certain nombre de petits corps, y compris des astéroïdes, étaient plus gros qu'aujourd'hui, et les événements de collision doivent avoir été plus fréquents. Du fait que la Terre aurait connu des collisions avec de nombreux astéroïdes, on imagine qu'au moins une certaine quantité d'eau sur Terre a été apportée des astéroïdes par de telles collisions.
La relation entre la profondeur d'absorption et la longueur d'onde maximale de l'absorption la plus profonde pour la caractéristique à environ 2,7 micromètres dans les astéroïdes de type C (indiquée par les flèches vertes sur la figure 2). Les différentes marques montrent des différences de sous-groupes dans les types d'astéroïdes de type C (basé sur la classification taxonomique Bus-DeMeo). La tendance des 13 astéroïdes du haut à droite au bas à gauche indiquée par la flèche peut être comprise en termes de processus de déshydratation. Quatre astéroïdes avec les symboles rouges minces s'écartent de la tendance générale. Une enquête de suivi supplémentaire est nécessaire pour comprendre la nature de ces valeurs aberrantes. Crédit :Université de Kobe
Cette étude a confirmé la présence d'eau dans les astéroïdes. Les spectres des astéroïdes observés montrent des schémas communs. La taille et la distance du soleil peuvent être considérées comme des facteurs importants dans les différences entre les spectres. Pour bien comprendre les schémas observés, il est nécessaire d'accumuler les observations de plus d'astéroïdes, ainsi que de comparer les résultats avec la mesure des météorites collectées sur Terre. Le Dr Usui dit, "En résolvant cette énigme, nous pouvons faire un pas important vers l'identification de la source de l'eau de la Terre et le dévoilement du secret de la façon dont la vie a commencé sur Terre."
AKARI a terminé ses opérations en novembre 2011. Pour la prochaine opportunité de réaliser une spectroscopie dans une longueur d'onde de 2,7 micromètres avec un télescope spatial, les chercheurs devront attendre le lancement du télescope spatial James Webb par la NASA, prévu en 2021.
Actuellement, l'explorateur d'astéroïdes japonais Hayabusa2 et l'américain OSIRIS-REx surveillent les astéroïdes Ryugu et Bennu, respectivement. Chaque explorateur a la capacité d'effectuer des mesures dans la plage de 2,7 micromètres pour rechercher la signature de l'eau. Les observations in situ d'astéroïdes avec des engins spatiaux peuvent fournir des informations détaillées sur les cratères et la topographie, aspects que les télescopes au sol et en orbite terrestre ne peuvent pas révéler. Les présents résultats augmentent considérablement les valeurs scientifiques des données obtenues par les explorateurs et comprennent en détail les propriétés des astéroïdes Ryugu et Bennu.
