Les astéroïdes sont de toutes formes et tailles, et maintenant, les astronomes du MIT et d'ailleurs ont observé un astéroïde si fortement cratérisé qu'ils le surnomment "l'astéroïde balle de golf".

L'astéroïde s'appelle Pallas, après la déesse grecque de la sagesse, et a été découvert à l'origine en 1802. Pallas est le troisième plus grand objet de la ceinture d'astéroïdes, et est d'environ un septième de la taille de la lune. Depuis des siècles, les astronomes ont remarqué que l'astéroïde orbite le long d'une trajectoire fortement inclinée par rapport à la majorité des objets de la ceinture d'astéroïdes, bien que la raison de son inclinaison reste un mystère.

Dans un article publié aujourd'hui dans Astronomie de la nature , les chercheurs révèlent des images détaillées de Pallas, y compris sa surface fortement cratérisée, pour la première fois.

Les chercheurs soupçonnent que la surface matraquée de Pallas est le résultat de l'orbite asymétrique de l'astéroïde :alors que la plupart des objets de la ceinture d'astéroïdes se déplacent à peu près le long de la même trajectoire elliptique autour du soleil, un peu comme des voitures sur une piste de course, L'orbite inclinée de Pallas est telle que l'astéroïde doit se frayer un chemin à travers la ceinture d'astéroïdes sous un certain angle. Toute collision subie par Pallas sur son chemin serait environ quatre fois plus dommageable que les collisions entre deux astéroïdes sur la même orbite.

"L'orbite de Pallas implique des impacts à très haute vitesse, " dit Michaël Marsset, l'auteur principal de l'article et un post-doctorant au Département de la Terre du MIT, Sciences atmosphériques et planétaires. « À partir de ces images, nous pouvons maintenant dire que Pallas est l'objet le plus cratérisé que nous connaissions dans la ceinture d'astéroïdes. C'est comme découvrir un nouveau monde."

Les co-auteurs de Marsset comprennent des collaborateurs de 21 institutions de recherche à travers le monde.

"Une histoire violente"

L'équipe, dirigé par le chercheur principal Pierre Vernazza du Laboratoire d'Astrophie de Marseille en France, obtenu des images de Pallas à l'aide de l'instrument SPHERE du Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire européen austral, un réseau de quatre télescopes, chacun avec un miroir de 8 mètres de large, situé dans les montagnes du Chili. En 2017, puis de nouveau en 2019, Marsset et ses collègues ont réservé l'un des quatre télescopes plusieurs jours à la fois pour voir s'ils pouvaient capturer des images de Pallas à un point de son orbite le plus proche de la Terre.

L'équipe a obtenu 11 séries d'images sur deux passages d'observation, attraper Pallas sous différents angles lors de sa rotation. Après avoir compilé les images, les chercheurs ont généré une reconstruction 3D de la forme de l'astéroïde, avec une carte du cratère de ses pôles, ainsi que des parties de sa région équatoriale.

Dans tout, ils ont identifié 36 cratères de plus de 30 kilomètres de diamètre, soit environ un cinquième du diamètre du cratère terrestre de Chicxulub, dont l'impact initial a probablement tué les dinosaures il y a 65 millions d'années. Les cratères de Pallas semblent couvrir au moins 10 pour cent de la surface de l'astéroïde, qui "suggère une histoire de collision violente, " comme le déclarent les chercheurs dans leur article.

Pour voir à quel point cette histoire a probablement été violente, l'équipe a effectué une série de simulations de Pallas et de ses interactions avec le reste de la ceinture d'astéroïdes au cours des 4 derniers milliards d'années, soit environ l'âge du système solaire. Ils firent de même avec Cérès et Vesta, en tenant compte de la taille de chaque astéroïde, Masse, et les propriétés orbitales, ainsi que la distribution de la vitesse et de la taille des objets dans la ceinture d'astéroïdes. Ils ont enregistré chaque fois qu'une collision simulée a produit un cratère, sur Pallas, Cérès, ou Vesta, qui faisait au moins 40 kilomètres de large (la taille de la plupart des cratères qu'ils ont observés sur Pallas).

Ils ont découvert qu'un cratère de 40 kilomètres sur Pallas pouvait être créé par une collision avec un objet beaucoup plus petit par rapport au cratère de même taille sur Cérès ou Vesta. Parce que les petits astéroïdes sont beaucoup plus nombreux dans la ceinture d'astéroïdes que les plus gros, cela implique que Pallas a une probabilité plus élevée de subir des événements de cratère à grande vitesse que les deux autres astéroïdes.

« Pallas connaît deux à trois fois plus de collisions que Cérès ou Vesta, et son orbite inclinée est une explication simple de la surface très étrange que nous ne voyons sur aucun des deux autres astéroïdes, " dit Marsset.

Une famille fragmentée

Les chercheurs ont fait deux découvertes supplémentaires à partir de leurs images :une tache curieusement brillante dans l'hémisphère sud de l'astéroïde et un bassin d'impact extrêmement grand le long de l'équateur de l'astéroïde.

Pour cette dernière découverte, l'équipe a cherché des explications pour ce qui a pu causer un si grand impact, estimé à environ 400 kilomètres de large.

Ils ont simulé divers impacts le long de l'équateur, et a également suivi les fragments qui ont probablement été sculptés dans la surface de Pallas et vomis dans l'espace à la suite de chaque impact.

De leurs simulations, l'équipe conclut que le grand bassin d'impact était probablement le résultat d'une collision il y a environ 1,7 milliard d'années par un objet entre 20 à 40 kilomètres de large, qui a ensuite éjecté des fragments de l'astéroïde dans l'espace, dans un modèle qui, comme ça arrive, correspond à une famille de fragments qui ont été observés après Pallas aujourd'hui.

"La fouille de l'équateur pourrait très bien se rapporter à l'actuelle famille de fragments Pallas, ", explique le co-auteur de l'étude, Miroslav Brož, de l'Institut d'astronomie de l'Université Charles de Prague.

Quant au point lumineux découvert dans l'hémisphère sud de Pallas, les chercheurs ne savent toujours pas ce que cela pourrait être. Leur théorie principale est que la région pourrait être un très grand gisement de sel. De leur reconstruction tridimensionnelle de l'astéroïde, les chercheurs ont estimé le volume de Pallas, et, combiné à sa masse connue, ils calculent que sa densité est différente de Cérès ou de Vesta, et qu'il s'est probablement formé à l'origine à partir d'un mélange de glace d'eau, et des silicates. Heures supplémentaires, alors que la glace à l'intérieur de l'astéroïde fondait, il a probablement hydraté les silicates, formation de dépôts de sel qui auraient pu être exposés à la suite d'un impact.

Un élément de preuve à l'appui de cette hypothèse peut provenir de plus près de la Terre. Chaque décembre, les astronomes peuvent voir un spectacle éblouissant connu sous le nom de Géminides - une pluie de météores qui sont des fragments de l'astéroïde Phaethon, qui lui-même est considéré comme un fragment échappé de Pallas qui a finalement fait son chemin dans l'orbite terrestre. Les astronomes ont depuis longtemps noté une gamme de teneur en sodium dans les douches des Géminides, qui Marsset et ses collègues postulent maintenant peuvent provenir de gisements de sel dans Pallas.

« Des gens ont proposé des missions à Pallas avec de très petits, satellites bon marché, " dit Marsset. " Je ne sais pas s'ils arriveraient, mais ils pourraient nous en dire plus sur la surface de Pallas et l'origine de la tache lumineuse."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.