L’astéroïde Vesta nous livre à domicile des échantillons extraterrestres

Météorite ramassée à Sariçiçek, en Turquie. © MSG-Meteorites
Des météorites issues de Vesta sont régulièrement trouvées à la surface du globe, comme en Turquie en 2015. Cet astéroïde est notre plus gros fournisseur identifié de roches extraterrestres. Et l’expéditeur est Jupiter ! Explications.

Le 2 septembre 2015 à 23 h 10, dans la province de Bingol au nord-est de la Turquie, un bolide fend le ciel à plus 60 000 km/h. D’un flash puissant, il éclaire subitement la nuit tout en se désagrégeant en des centaines de fragments. Quelques instants plus tard, les habitants du village de Sariçiçek (« fleur jaune » en turc) entendent des débris ruisseler sur le toit de leur maison. Et au petit matin, il n’y avait plus qu’à se baisser pour cueillir les grains, pas plus gros qu’un pois, dans les rues et les jardins de la commune.

En 2015, une météorite tombe sur Sariçiçek, en Turquie. Ses fragments sont ramassés dans les champs. © DR

Une récolte fructueuse pour les scientifiques. Fragments analysés : 343. Masse totale : 15,24 kg. La météorite Sariçiçek (elle porte le nom de son lieu de chute) provenait de la Ceinture principale d’astéroïdes, située entre Mars et Jupiter. Plus précisément, de Vesta, le deuxième plus gros astéroïde de la Ceinture, comme l’a confirmé une équipe de chercheurs en mars 2019 dans la revue Meteoritics & Planetary Sciences. Les fragments recueillis ont été classés parmi les météorites HED typiques de Vesta.

Envoi d’échantillons gratuits

En somme, le ciel a été particulièrement généreux avec les scientifiques. Plusieurs kilos de roches extraterrestres ont été livrés à domicile, gratuitement, sans décoller de la Terre. Tout l’inverse de la sonde japonaise Hayabusa 2, lancée dix mois plus tôt pour une périlleuse mission : récolter des échantillons à la surface de l’astéroïde Ryugu.

L’astéroïde Vesta n’en est en réalité pas à son premier envoi de colis. Bien au contraire. « La somme des masses référencées par la Meteoritical Society s’élève à 2138 kg », annonce Brigitte Zanda, chercheuse en minéralogie et cosmochimie au Muséum d’histoire naturelle de Paris. Deux tonnes d’échantillons, c’est bien supérieur aux météorites martiennes (185 kg) et lunaires (518 kg) trouvées à la surface de notre planète. Même en ajoutant les 382 kg de roches récoltées par les missions Apollo et les 326 g du programme soviétique Luna.

L’astéroïde Vesta photographié par la sonde américaine Dawn en 2011. © Nasa/JPL

Comment est-il alors possible que Vesta soit un meilleur fournisseur d’échantillons que la Lune, autrement plus proche et plus massive ? La première raison réside justement dans la faible masse de l’astéroïde. Sa gravité n’est pas suffisante pour retenir les débris créés par une collision, à l’inverse de la Lune ou de Mars.

Préparation de la livraison, puis expédition

Mais ce n’est pas la seule explication : « Hormis le fait qu’il soit plus difficile d’arracher du matériau de la surface de corps plus massifs, le grand nombre de météorites provenant de Vesta est dû à une forme de “mise en livraison directe” dont elles bénéficient », précise Brigitte Zanda.

Il y a moins d’un milliard d’années, Vesta aurait subi un impact majeur qui a créé un gigantesque cratère au niveau du pôle Sud. L’immense quantité de débris aurait formé les vestoïdes : une famille d’astéroïdes de même composition que Vesta. Sorte d’intermédiaires de livraison, ceux-ci se sont éparpillés dans le voisinage orbital de Vesta. Moment à partir duquel ils ont été soumis à l’influence gravitationnelle de Jupiter qui les a accélérés.

Cette vaste dépression au pôle Sud de Vesta est l’empreinte d'une collision majeure. © Nasa/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Un processus qu’explique Benoît Carry, de l’observatoire de la Côte d’Azur : « Dans la Ceinture principale, certaines zones sont fortement perturbées par les planètes géantes. Lorsqu’un astéroïde y réside, l’excentricité de son orbite va très vite augmenter pour à terme l’amener sur une trajectoire qui croisera une planète. » Appelées lacunes de Kirkwood, du nom de l’astronome américain les ayant découvertes en 1866, ces zones concentriques autour du Soleil sont dépeuplées. Car tout objet qui s'y trouve ne peut y rester plus de quelques millions d'années. Il est très vite expédié ailleurs dans le Système solaire, vers un destinataire pouvant être la Terre.

Cependant, Vesta n’est pas particulièrement proche d’une lacune de Kirkwood. « La question était pendant longtemps de savoir quel mécanisme amène les astéroïdes jusqu’à ces zones. » Et la réponse fut donnée par Ivan Yarkovsky, un ingénieur polonais travaillant pour les chemins de fer russes. Énoncé en 1900 puis oublié, l’effet Yarkovsky est ressorti du placard dans les années 1980 lorsque les télescopes sont devenus suffisamment puissants pour observer les petits astéroïdes. En effet, ce sont spécifiquement les petits corps célestes qui sont les plus sensibles à ce phénomène. Causé par la chaleur du Soleil absorbée puis réémise, l'effet Yarkovsky est responsable de la lente dérive des vestoïdes vers la lacune de Kirkwood la plus proche jusqu’à ce que… « Emballé, c’est pesé », Jupiter se charge du reste.

Une composition unique

Un mécanisme en deux temps que les météorites HED de Vesta ne sont toutefois pas les seules à subir. Parmi les quelque 70 000 météorites aujourd’hui référencées, la grande majorité est issue de la Ceinture d’astéroïdes. Mais ce sont des chondrites ordinaires. Toutes semblables en composition, il n’est à l’heure actuelle pas possible d'associer leur provenance à un astre en particulier.

En cela, Vesta sort du lot, car sa composition unique permet de faire le lien avec les météorites HED. « D’une part, les signatures isotopiques de l’oxygène, élément le plus abondant dans les roches, indiquent que les HED proviennent d’une même zone du Système solaire, explique Brigitte Zanda. D’autre part, l’analyse spectrale de la lumière réfléchie par ces météorites correspond à celle de la surface de Vesta lui-même. » Une propriété mesurée à de nombreuses reprises au travers des télescopes, mais également in situ grâce à la sonde américaine Dawn ayant séjourné auprès de l’astéroïde entre juillet 2011 et septembre 2012.

Retracer l’origine d’un impact

En ce qui concerne la météorite du village turc de Sariçiçek, l’équipe de chercheurs est allée plus loin pour se convaincre qu’elle provenait bien de Vesta. À partir des images fournies par les caméras de vidéosurveillance qui ont filmé la chute en 2015, son orbite a été reconstituée. Elle converge bien vers la Ceinture d’astéroïdes. Il s’agit là du premier « lien dynamique » établi entre une météorite HED et la zone du Système solaire dans laquelle se trouve Vesta.

Voici une des pierres récoltées en Turquie en 2015. Sa surface fondue est caractéristique d'une météorite.  © Nasa

En outre, en se basant sur la durée pendant laquelle la météorite Sariçiçek a été exposée aux rayons cosmiques, il a été montré qu’elle avait séjourné dans l’espace interplanétaire « seulement » 22 millions d’années avant de croiser notre route. Un âge qui correspond à celui d’un petit cratère nommé Antonia à la surface de l’astéroïde. « La publication présente le lien entre la météorite et ce cratère comme possible. Mais il me paraît peu convaincant », tempère Brigitte Zanda. « On admet généralement que les vestoïdes sont issus de l’un de ses deux impacts gigantesques de plusieurs centaines de kilomètres présents sur Vesta, plutôt que d’un petit cratère de 17 km de diamètre », argumente la chercheuse.

Une paire d’immenses cratères qui fait d’ailleurs sortir Vesta du lot des autres astéroïdes majeurs. Et qui seraient la raison pour laquelle il dispose d’un si grand réservoir de corps intermédiaires disponibles à l’exportation. « Vesta sort effectivement du lot grâce à ses deux cratères géants, mais seulement parmi une petite poignée d’astres. On ne bénéficie pas encore d’un recensement suffisant d’images d’autres surfaces », modère Benoît Carry. Pour l’heure, l’astéroïde demeure l’astre qui a dépêché aux planétologues le plus d’indices de sa surface. Détachées, expédiées puis livrées à domicile, à quand l’appli mobile pour commander ses météorites ?

 

À écouter également : notre podcast Météorites, entre ciel et terre

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