Des modèles et des tests en laboratoire suggèrent que l'astéroïde pourrait évacuer de la vapeur de sodium alors qu'il orbite près du Soleil, expliquant son augmentation de la luminosité.

Alors qu'une comète zoome dans le système solaire interne, le soleil le chauffe, provoquant la vaporisation de la glace sous la surface dans l'espace. La vapeur d'évacuation déloge la poussière et la roche, et le gaz crée une queue brillante qui peut s'étendre à des millions de kilomètres du noyau comme un voile éthéré.

Alors que les comètes contiennent beaucoup de glaces différentes, les astéroïdes sont principalement des roches et ne sont pas connus pour produire de tels affichages majestueux. Mais une nouvelle étude examine comment l'astéroïde géocroiseur Phaethon peut en fait présenter une activité semblable à celle d'une comète, malgré le manque de quantités importantes de glace.

Connu pour être la source de la pluie de météores annuelle des Géminides, l'astéroïde de 3,6 milles de large (5,8 kilomètres de large) s'illumine à mesure qu'il se rapproche du Soleil. Les comètes se comportent généralement comme ceci :lorsqu'elles se réchauffent, leurs surfaces glacées se vaporisent, les rendant plus actifs et plus brillants à mesure que les gaz de ventilation et la poussière dispersent davantage la lumière du soleil. Mais qu'est-ce qui fait que Phaethon s'illumine si ce n'est la vaporisation de glaces ?

Le coupable pourrait être le sodium. Comme l'expliquent les auteurs de la nouvelle étude, Phaethon est allongé, L'orbite de 524 jours amène l'objet bien dans l'orbite de Mercure, pendant lequel le Soleil chauffe la surface de l'astéroïde jusqu'à environ 1, 390 degrés Fahrenheit (750 degrés Celsius). Avec une orbite si chaude, n'importe quelle eau, gaz carbonique, ou la glace de monoxyde de carbone près de la surface de l'astéroïde aurait été cuite il y a longtemps. Mais à cette température, le sodium peut pétiller de la roche de l'astéroïde et dans l'espace.

"Phaethon est un objet curieux qui s'active à mesure qu'il s'approche du Soleil, " a déclaré le responsable de l'étude Joseph Masiero, un scientifique à l'IPAC, un organisme de recherche au Caltech. "Nous savons que c'est un astéroïde et la source des Géminides. Mais il contient peu ou pas de glace, nous avons donc été intrigués par la possibilité que le sodium, qui est relativement abondant en astéroïdes, pourrait être l'élément moteur de cette activité."

Connexion astéroïde-météore

Masiero et son équipe se sont inspirés des observations des Géminides. Lorsque des météorites, de petits morceaux de débris rocheux venus de l'espace, traversent l'atmosphère terrestre sous forme de météores, ils se désintègrent. Mais avant qu'ils ne le fassent, le frottement avec l'atmosphère fait que l'air entourant les météorites atteint des milliers de degrés, générer de la lumière. La couleur de cette lumière représente les éléments qu'elles contiennent. Sodium, par exemple, crée une teinte orangée. Les Géminides sont connus pour être pauvres en sodium.

Jusqu'à maintenant, on a supposé que ces petits morceaux de roche avaient perdu leur sodium après avoir quitté l'astéroïde. Cette nouvelle étude suggère que le sodium pourrait en fait jouer un rôle clé dans l'éjection des météorites Géminides de la surface de Phaethon.

Les chercheurs pensent qu'à mesure que l'astéroïde s'approche du Soleil, son sodium se réchauffe et se vaporise. Ce processus aurait appauvri la surface du sodium depuis longtemps, mais le sodium dans l'astéroïde se réchauffe toujours, se vaporise, et pétille dans l'espace à travers les fissures et les fissures de la croûte la plus externe de Phaethon. Ces jets fourniraient suffisamment de punch pour éjecter les débris rocheux de sa surface. Ainsi, le sodium pétillant pourrait expliquer non seulement l'éclaircissement semblable à une comète de l'astéroïde, mais aussi comment les météorites Géminides seraient éjectées de l'astéroïde et pourquoi elles contiennent peu de sodium.

"Les astéroïdes comme Phaethon ont une gravité très faible, il ne faut donc pas beaucoup de force pour repousser les débris de la surface ou déloger la roche d'une fracture, " a déclaré Björn Davidson, un scientifique du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud et co-auteur de l'étude. "Nos modèles suggèrent que de très petites quantités de sodium sont tout ce qui est nécessaire pour ce faire - rien d'explosif, comme la vapeur en éruption à la surface d'une comète glacée ; c'est plus un pétillement régulier."

Tests de laboratoire requis

Pour savoir si le sodium se transforme en vapeur et s'échappe de la roche d'un astéroïde, les chercheurs ont testé des échantillons de la météorite Allende, qui est tombé sur le Mexique en 1969, dans un laboratoire au JPL. La météorite peut provenir d'un astéroïde comparable à Phaethon et appartient à une classe de météorites, appelées chondrites carbonées, qui s'est formé pendant les premiers jours du système solaire. Les chercheurs ont ensuite chauffé les copeaux de la météorite à la température la plus élevée que Phaéthon éprouverait à l'approche du Soleil.

"Cette température se trouve être autour du point où le sodium s'échappe de ses composants rocheux, " dit Yang Liu, scientifique au JPL et co-auteur de l'étude. "Nous avons donc simulé cet effet de chauffage au cours d'une "journée" sur Phaethon - sa période de rotation de trois heures - et, sur la comparaison des minéraux des échantillons avant et après nos tests de laboratoire, le sodium a été perdu, tandis que les autres éléments ont été laissés pour compte. Cela suggère que la même chose peut se produire sur Phaethon et semble être en accord avec les résultats de nos modèles. »

La nouvelle étude soutient un nombre croissant de preuves que catégoriser les petits objets de notre système solaire en « astéroïdes » et « comètes » est trop simplifié, en fonction non seulement de la quantité de glace qu'ils contiennent, mais aussi quels éléments se vaporisent à des températures plus élevées.

"Notre dernière découverte est que si les conditions sont réunies, le sodium peut expliquer la nature de certains astéroïdes actifs, rendant le spectre entre astéroïdes et comètes encore plus complexe que nous ne le pensions auparavant, " dit Masiero.

L'étude, intitulé "Volatilité du sodium dans les chondrites carbonées à des températures compatibles avec les astéroïdes à faible périhélie, " a été publié dans Le Journal des sciences planétaires le 16 août, 2021.