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  • Judith Biernaux

Hayabusa, OSIRIS-Rex et le Luxembourg : les astéroïdes se dévoilent


Pendant l'été 2019, une sonde spatiale japonaise a réussi à prélever un petit échantillon d'un astéroïde. Comment cet échantillon va-t-il revenir sur Terre ? À quoi va-t-il servir ? Que peuvent nous apprendre les astéroïdes ?




L'héritage du faucon


En décembre 2012, la sonde spatiale Hayabusa 2 décolle à bord d'une fusée japonaise pour un parcours d'un peu moins de six ans. Destination : Ryugu, un astéroïde en forme de sphère cabossée d'un kilomètre de diamètre, voisin proche de notre Terre. Hayabusa 2 le survole à environ 20 kilomètres de sa surface depuis juin 2018, position qu'elle a gardé depuis pour l'étudier dans son ensemble : forme, relief, surface, température, imagerie infra-rouge…

Schéma du déroulement de la mission Haybusa. Image : Nature.

En plus de cette étude d'ensemble, ces instruments ont servi à choisir un site optimal pour le prélèvement d'échantillon. En effet, Hayabusa 2 a passé en juillet 2019 un cap critique de sa mission : elle s'est approchée de la surface de Ryugu et a envoyé un petit projectile de 2 kilogrammes sur la surface de l'astéroïde, ce qui y a créé un petit cratère. Suite à l'impact, de minuscules fragments de roche se sont échappés vers l'extérieur, et Hayabusa 2 en a recueilli un gramme grâce à un dispositif en entonnoir. L'intérêt de créer un cratère est de sonder pour la première fois les couches sous la surface d'un astéroïde.


Hayabusa 2 est en réalité le successeur de Hayabusa, qui avait étudié d'une manière similaire en 2005 un autre astéroïde, Itokawa. L'idée originale était d'envoyer un petit atterrisseur sur sa surface, mais malheureusement cette opération s'est soldée par un échec : le micro-robot atterrisseur n'a pas atteint sa cible et est parti à la dérive dans l'espace. Hayabusa est alors descendue elle-même vers Itokawa et a déployé elle aussi un cornet en entonnoir vers sa surface. Un petit projectile de 10 grammes a été tiré au travers le cornet, et la poussière ainsi soulevée a été récoltée à bord de la sonde. Ce bref contact n'a duré que quelques secondes, et c'est ce mode opératoire qui a donné à Hayabusa son nom. En effet, ce mot veut dire "faucon" en japonais, oiseau qui chasse en fondant sur sa proie et qui la saisit sans toucher le sol.  


La petite capsule d'Hayabusa contenant l'échantillon est revenue sur Terre en juin 2010, en atterrissant en toute sécurité sur le sol australien. Grâce à cette minuscule quantité de poussière, des chercheurs ont pu étudier pour la première fois un véritable échantillon d'astéroïde prélevé in situ. Aujourd'hui, l'objectif de Hayabusa 2 est de mettre à jour ce mode opératoire avec un impact plus important qui permettra de sonder non pas la surface de l'astéroïde, mais de la matière plus profonde. Hayabusa 2 devrait être de retour vers la Terre et y larguer la capsule contenant l'échantillon de Ryugu vers décembre 2020.


Météorites et astéroïdes


Itokawa et Ryugu sont deux astéroïdes plutôt semblables, tous deux constitués d'un agglomérat de roches ou rubble pile. Les rubble piles résultent du regroupement sous l'effet de la gravité de plusieurs fragments d'autres corps du système solaire, le plus souvent, des restes de collisions entre deux plus gros astéroïdes. Les rubble piles sont beaucoup moins denses que leurs cousins monolithiques et présentent des formes plus biscornues : leur faible densité les rend plus déformables par les forces de gravité. Les astéroïdes peuvent donc être de forme et de masse variées, mais la plupart d'entre eux orbitent dans le système solaire entre Mars et Jupiter, dans une zone baptisée à-propos la ceinture d'astéroïdes principale.

À gauche : Ryugu vu par Hayabusa 2 à 6 kilomètres en juillet 2018. À droite : Itokawa vu par Hayabusa en 2005. Images : JAXA, University of Tokyo, Kochi University, Rikkyo University, Nagoya University, Chiba Institute of Technology, Meiji University, University of Aizu, AIST, ISAS

L'analyse de la composition chimique du butin de Hayabusa confirme qu'une famille de météorites fréquentes sur Terre, les chondrites, proviennent d'astéroïdes de la même famille qu'Itokawa. En effet, les météorites et les astéroïdes sont à ne pas confondre : les premières sont des morceaux de roche d'origine spatiale qui sont tombés sur Terre, les seconds sont des corps rocheux en orbite autour du Soleil. Les météorites sont le plus souvent des morceaux d'astéroïdes, d'où la confusion possible. Lors de leur chute vers la Terre, elles sont exposées à de hautes température par frottement avec l'atmosphère, et leur structure est modifiée. L'intérêt d'un échantillon d'astéroïde est d'éviter cette altération et d'observer un morceau d'astéroïde dans son état originel. Mis à part Hayabusa, la seule autre manière directe d'étudier la composition chimique des astéroïdes, c'est d'étudier la lumière solaire qu'ils reflètent vers la Terre. Cette technique d'analyse spectrale a permis de formuler des hypothèses, que les Hayabusa et successeurs permettront d'étoffer.


À quoi ça sert, tout ça ?


Les astéroïdes se sont formés pendant la jeunesse du système solaire, il y a environ 4.5 milliards d'années. Leur composition chimique nous renseigne sur les ingrédients de notre système solaire, et sur les conditions de sa formation. Cela permet d'identifier les composants du Système solaire primordial, préservés bien au frais au cœur des astéroïdes : c'est une sorte de remontée dans le temps. À quoi ressemblait la matière à l'époque de la formation du système solaire ? En particulier, la matière organique, comme l'eau par exemple ? De plus, comparer les échantillons de Ryugu et d'Itokawa permettra d'examiner les similarités et différences entre les astéroïdes. Puisque Hayabusa 2 ramène des échantillons à la fois de la surface et des couches plus profondes de Ryugu, une comparaison pourra être effectuée entre ces deux zones d'un même astéroïdes. Plus exposées au vent solaire et aux rayons cosmiques, les roches de surface ont été altérées par rapport aux roches profondes, mieux préservées. La comparaison permettra de comprendre cette altération.


Outre la formation des planètes, un article récent postule que les astéroïdes ont pu avoir une influence sur le climat terrestre en des temps géologiques, et qu'ils auraient même favorisé l'apparition de certaines espèces végétales et animales. Cette étude publiée dans Science Advances en septembre 2019 se base sur l'étude de météorites fossiles pour proposer cette hypothèse : il y a 466 millions d'années, une collision massive au sein de la ceinture d'astéroïde aurait amené vers notre atmosphère une grande quantité de poussière, qui aurait alors reflété une partie du rayonnement solaire (un peu comme lors d'éruptions volcaniques remarquables). Cette diminution d'apport d'énergie solaire aurait amené la Terre à des températures plus fraîches, diminué le niveau des mers, et favorisé une grande diversification des espèces. Ce changement se serait opéré sur quelques millions d'années, et témoigne d'une influence sur Terre de l'environnement spatial. 


Attention, ramener un astéroïde près de la Terre et en éparpiller de la poussière dans l'atmosphère pour pallier au changement climatique est une fausse bonne idée, d'après l'auteur de cette étude : une chute d'astéroïde sur Terre aurait les conséquences désastreuses chères aux films catastrophe. Une autre étude plus poussée sur la manipulation du climat terrestre par les astéroïdes insiste sur le fait que l'effort principal contre le changement climatique doit rester la réduction de gaz à effet de serre.

Vue d'artiste de OSIRIS-Rex en approche de Psyché. Image : NASA/Goddard/University of Arizona

Un autre mission, américaine celle-ci, est actuellement en route vers un astéroïde dans le but d'en ramener un échantillon, de soixante grammes cette fois-ci. La cible : l'astéroïde Bennu. La sonde : OSIRIS-Rex (Origins-Spectral Interpretation-Resource Identification-Security-Regolith Explorer). Son plan d'action est un peu différent : OSIRIS-Rex est pourvu d'un bras articulé muni d'un cyclindre percé de petits trous. Une fois en contact avec le sol, la tête de prélèvement souffle une bouffée d'azote, qui soulève de la poussière du sol, poussière alors récoltée dans le cylindre. Par ailleurs, un deuxième dispositif est embarqué, qui consiste simplement en une feuille adhésive qui ira se coller quelques instants sur Bennu ! Les échantillons reviendront sur Terre en 2023. En ce moment, et depuis août 2018, la sonde se trouve à quelques kilomètres de la surface de Bennu et l'étudie pour déterminer le meilleur site d'atterrissage. 


Une station-service spatiale ?


Les astéroïdes permettent donc de remonter le temps vers la naissance du système solaire. Mais pas seulement : certaines entreprises, comme Bradford Space ou Planteraty Resources entrevoient la possibilité d'exploiter les astéroïdes. Ceux-ci pourraient contenir des matériaux utilisables, comme du fer, du nickel, ou même des métaux précieux. D'après certaines estimations, même un petit astéroïde de quelques centaines de mètres de diamètre pourrait contenir plusieurs centaines de tonnes de métaux. Plus fort encore : d'après un article du journal Bloomberg, l'astéroïde Psyché pourrait contenir tellement de métaux et métaux précieux qu'il vaudrait 700 quintillions de dollars, soit un sept suivi de vingt zéros. De quoi attiser pas mal de convoitise… La NASA prévoit avec l'Université d'Arizona une mission vers Psyché dans la prochaine décennie, avec pour but non pas de le piller, mais bien d'en sonder les tripes. L'hypothèse est que Psyché renferme un cœur de nickel et de fer, semblable au cœur de la Terre, et qu'étudier ce cœur permettrait de comprendre les conditions qui régnaient au centre de la jeune Terre, inaccessible à l'observation.  


L'exploitation minière d'astéroïdes ne consiste pas qu'à ramener des métaux sur Terre, ce qui est déjà bien difficile, en raison de leur distance mais surtout de leur faible gravité. Creuser un corps en absence quasi-totale de pesanteur n'est pas une mince affaire, les sondes Hayabusa, Hayabusa 2 et OSIRIS-Rex peuvent en témoigner. C'est d'ailleurs la raison qui justifie les stratagèmes à base de projectiles et de bouffées de gaz. En réalité, piller le contenu d'un astéroïde pourrait surtout être utile à l'exploration spatiale. Un engin en voyage dans le système solaire pourrait en effet se ravitailler grâce au contenu en minerai et en eau des astéroïdes, et pourraient même en fabriquer du carburant. Ainsi, ils pourraient jouer un rôle de station essence de l'espace.


En somme, les métaux précieux pourraient être récoltés et ramenés sur Terre, alors que les métaux et l'eau pourraient être utilisés pour de véritables constructions et ravitaillement dans l'espace. Les entreprises actives dans ce domaine, qui financent certaines recherches scientifiques, espère concrétiser ce projet dans la prochaine décennie. En tout cas, deux pays ont déjà promulgué une loi autorisant l'exploitation industrielle d'astéroïdes, les Etats-Unis en 2015 et… le Luxembourg en 2017. Ce petit pays soutient une large initiative en la matière. 


À quoi pourrait ressembler une station minière sur un astéroïde ? Image : ExplainingTheFuture.com

L'exploitation minière des astéroïdes est déjà passée du stade de rêve au stade de projet. La finitude des ressources terrestres fait peur, et les astéroïdes sont parfois perçus comme une solution à ce problème. Les missions telles que Hayabusa et OSIRIS-Rex ont démontré l'accessibilité des astéroïdes, mais pas encore de leur contenu sous-terrain. Pour se préparer à ces innovations, certaines lois ont déjà été votées pour encadrer légalement l'exploitation d'astéroïdes. N'oublions pas que le traité de l'espace de 1967, dont le but principal est d'interdire l'utilisation de l'espace à des fins bellliqueuses, interdit à un gouvernement terrien de s'approprier un objet spatial, comme la Lune ou une autre planète. Aux législations de se mettre d'accord sur la différence entre exploiter et s'approprier…


La solution à l'épuisement des ressources terrestres réside-t-elle dans les astéroïdes ? Les terriens ont-ils le droit de s'arroger le contenu d'astéroïdes ? Ces activités sont-elles une aberration écologique ou un tremplin pour le voyage dans l'espace ?


Sources



Birger Schmit et al., An extraterrestrial trigger for the mid-Ordovician ice age: Dust from the breakup of the L-chondrite parent body, Science Advances Vol. 5, no. 9, 18 Sep 2019


Emma Goldberg, How to Cool a Planet With Extraterrestrial Dust, The New York Times, 18 Sept 2019


Bewick R., Sanchez JP., McInnes C.R. (2013) Usage of Asteroid Resources for Space-Based Geoengineering. In: Badescu V. (eds) Asteroids. Springer, Berlin, Heidelberg


Davide Castelvecchi,  Japanese spacecraft probes asteroid’s guts for first time, Nature Briefeing, 10 JULY 2019


Camille Gévaudan, Hayabusa 2 déterre la poussière sur son astéroïde, Libération, 11 juillet 2019


Noah Smith,That Giant Asteroid of Gold Won’t Make Us Richer, Bloomberg, 8 July 2019


Page Web de la mission Psyché


Pour aller plus loin


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