A quoi pourrait ressembler Ultima Thule ?

Vue d’artiste d’Ultima Thule, future cible de New Horizons. © Nasa
La sonde New Horizons avance vers l’inconnu à la découverte de l’astéroïde transneptunien Ultima Thulé. À quelques heures de son passage au plus près de l’objet, le 1er janvier 2019, les chercheurs se livrent au jeu des spéculations.

Ce que l’on sait déjà

« Nous ne sommes jamais allés explorer un objet dont on sait aussi peu de choses », souligne Alan Stern, responsable de la mission New Horizons. Néanmoins, avant ce survol, d’énormes moyens ont été mis en œuvre pour en apprendre le plus possible depuis la Terre. Avec des télescopes au sol, ou en orbite avec Hubble. Marc Buie a particulièrement œuvré dans ce sens : « J’ai participé à la découverte d’Ultima Thulé en 2014 avec le télescope spatial Hubble. Et depuis, j’ai cherché à en savoir le plus possible par la méthode des occultations. »

L’astronome Marc Buie, du South West Research Institute. © JL Dauvergne.

Il ressort de ces observations menées en Argentine en 2017 et au Sénégal en 2018 que l’objet a une taille d’environ 30 km. « On a ainsi pu en déduire sa luminosité : il reflète 10% de la lumière du Soleil. C’est plus clair que la Lune, mais beaucoup plus sombre que Pluton, dont la surface reflète 70% de la lumière du Soleil », détaille Marc Buie. Ces occultations ont également permis de montrer qu’Ultima Thulé n’a probablement pas de satellite. En revanche sa forme est complexe. Il pourrait s’agir de deux corps collés l’un à l’autre. Aucune certitude, mais cette forme d’objet double fait penser à la comète Chruy explorée par la sonde européenne Rosetta.

Un chaînon manquant

Ce qui fait l’intérêt et le mystère d’Ultima Thulé tient autant à sa taille qu’à sa localisation dans le Système solaire. « C’est un objet de taille intermédiaire entre Pluton et une comète », souligne Cathy Olkin, du South West Research Institute. Certes, d’autres corps de taille comparable existent dans la Ceinture principale d’astéroïdes (entre Mars et Jupiter), mais ils n’ont pas la même histoire, ils ne sont pas glacés. 

Cathy Olkin est responsable de l’instrument Ralph de New Horizons, chargé d'analyser les couleurs. © JL Dauvergne.

Les chercheurs ont aussi quelques indications sur la couleur d’Ultima Thulé. « Il est plutôt rouge d’après les données du télescope Hubble, mais celles-ci sont assez bruitées. Je suis très impatiente d’avoir les données de New Horizons », précise Cathy Olkin. Elle est responsable de Ralph, l’instrument de la sonde capable de détecter les couleurs de l’ultraviolet jusqu'à l'infrarouge. En fait, les surfaces anciennes dans le Système solaire tendent à rougir en raison du rayonnement solaire. Ce phénomène est dû au fait que les molécules organiques (molécules comportant au moins un atome de carbone) tendent à devenir de plus en plus complexes avec le temps.

Un premier mystère à résoudre

À mesure que New Horizons s’approchait d’Ultima Thulé ces dernières semaines, les observations se sont intensifiées et sont devenues quotidiennes. Elles posent une première énigme car le petit astéroïde montre peu de variations de luminosité. « Cela s’expliquerait facilement s’il était circulaire. Le problème est que, justement, on sait qu’il n’est pas rond, grâce aux observations d’occultations d’étoiles. Pour le moment, on suppose que son pôle est dirigé vers la sonde », explique Marc Buie.

De faibles variations de luminosité sont néanmoins perceptibles, mais elles font débat au sein de l’équipe car à l’arrière-plan se trouve le tapis d'étoiles de la Voie lactée. Les variations de luminosité peuvent venir de là. « Ces données sont en effet très discutées, mais certains scientifiques de l’équipe pensent y déceler le signe d’une rotation rapide. Ce serait une bonne nouvelle, car nous pourrions voir une plus grosse proportion de la surface pendant le survol », révèle Hal Weaver, responsable scientifique de la mission New Horizons.

Une possible ressemblance avec la comète Chury

Pour le reste, c’est-à-dire l’essentiel, les paris sont ouverts. Certains chercheurs avancent des hypothèses, avec un gros risque (assumé) de se tromper. Les surprises sont souvent au rendez-vous dans l’exploration du Système solaire. « Je m’attends à ce que l’on voie une surface faite de roche et de glace, un peu comparable à celle de la comète Chury. Donc, un objet moins glacé et moins brillant que les satellites de Pluton », avance Will Grundy, du Lowell Observatory.

Will Grundy (à gauche) et Randy Gladstone. © Jean-Luc Dauvergne.

« On pense que la comète Chury vient de la Ceinture de Kuiper, mais sa surface a beaucoup évolué en raison du rayonnement du Soleil. Ultima Thulé n’a pas connu ce processus car son orbite est presque circulaire. Il est donc sans doute resté dans cette région froide depuis la formation du Système solaire, il y a 4,6 milliards d’années », ajoute Hal Weaver.

Un objet probablement inactif et peu cratérisé

« Avec le survol de Pluton, nous avons découvert que le taux d’impacts dans cette région de l’espace est plus faible que ce que l’on pensait. Je m’attends donc à voir une surface assez peu cratérisée », avance Will Grundy. L’étude de ces éventuels cratères sera riche d’enseignements, car ils donneront une idée du taux d’impacts dans cette zone. « Si nous avons de la chance, il y aura peut-être un cratère récent, où nous pourrions voir des matériaux frais situés sous la surface », espère Cathy Olkin.

Pour Randy Gladstone, responsable de l’équipe Atmosphère, la question est de savoir si des éléments volatils s’échappent d’Ultima Thulé : « On ne s’attend pas à voir de dégazage encore actif, mais on ne sait jamais. S’il y a eu une activité récente, on saura la détecter. » En principe sur un tel objet, les éléments volatils se sont échappés depuis longtemps. « Il se peut néanmoins que l’on voie à la surface des signes de ce dégazage ancien », souligne Will Grundy. Sur la comète Chury, Rosetta a en effet dévoilé des cavités liées à l'échappement passé de matériaux volatils.

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