Les météores, porteurs de menaces ou de rêves et in fine…de données scientifiques

De tout temps les météores ont beaucoup impressionné les hommes. Ils les ont vus, soit s’il s’agissait de « bolides », comme des manifestations de la colère des dieux, soit s’il s’agissait de comètes, comme des messagers porteurs de bonnes ou de mauvaises nouvelles. Ils étaient et sont toujours des passeurs, une sorte de vecteur de communication du « lointain » jusqu’à nous mais évidemment, à notre regard rationnel, ils portent de nos jours un autre message, celui de la géographie et même de l’histoire de notre système solaire.

Un astéroïde ou éventuellement une comète devient un météore s’il pénètre dans l’atmosphère terrestre. On dit aussi que ce sont de « petites-planètes » puisqu’ils orbitent autour du Soleil et non d’une autre planète. Mais ce qui les distingue des « vraies » planètes et des planètes-naines (du type de Pluton ou de Cérès) ou encore des plus grosses lunes (Ganymède ou Titan) c’est leur taille. Les astéroïdes ou comètes sont tout simplement plus petits (en volume et en masse). Je préfère donc les appeler des « petits corps » pour mieux les caractériser. La différence fondamentale avec les planètes et les plus grosses lunes est que leur masse, trop petite, ne leur a pas permis d’acquérir du fait de leur gravité, de leur pression et de leur échauffement internes (qui en résultent), une forme approximativement sphérique (on parle d’« équilibre hydrostatique »). Si on va plus loin, tout se complique mais on sait (aujourd’hui) très bien ordonner ou classifier leur complexité.

Il faut d’abord distinguer les astéroïdes et les comètes. Les secondes sont beaucoup plus riches en gaz (à l’origine gelés) et en eau, on dit en « éléments volatiles ». Elles génèrent de ce fait une chevelure et une « queue » opposée au Soleil quand ils entrent dans la région du système solaire où l’irradiance est suffisamment élevée pour que ces éléments, à l’origine solides, passent en phase gazeuse. La chevelure et la queue étant une diffusion dans l’espace d’une partie de la masse de la comète, elle va s’épuiser par perte de matière et désagrégation au cours de ses passages successifs à proximité du Soleil (pour être plus précis, dans une région plus proche du Soleil que celle de leur origine où l’irradiance solaire est telle que les éléments volatiles puissent se sublimer). Les autres caractéristiques de la comète sont la longueur de leur période par rapport à celle des astéroïdes, leur vitesse et la diversité de l’inclinaison de leur trajectoire sur le plan de l’écliptique. Ce sont ces caractéristiques qui ont fait penser à l’existence d’une source lointaine (Ceinture de Kuiper et Nuages de Oort). La première, la longueur de la période (le temps mis pour passer et revenir) est évidemment le signe de la distance du lieu d’origine ; la vitesse permet de savoir si l’astre a pu l’acquérir du fait de la distance et si in fine il va être renvoyé par le Soleil vers son aphélie après avoir passé son périhélie (certains astéroïdes récemment observés ont été considérés de ce fait comme provenant d’un autre système stellaire); l’inclinaison sur l’écliptique va nous dire s’il vient d’une zone suffisamment lointaine pour que l’attraction du Soleil soit suffisamment faible et la vitesse suffisamment faible pour qu’elles ne contraignent pas les astres de cette région à se concentrer dans un disque mais à subsister comme une sphère (ou une « coque »).

Les astéroïdes, astres « secs » , proviennent d’une région beaucoup plus proche du Soleil, en principe la nôtre, c’est-à-dire celle qui s’étend de Mercure (en fait plutôt de Vénus) jusqu’à la Ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter. C’est une zone de laquelle l’irradiance du jeune Soleil, au rayonnement très actif, a rejeté la « plus grande partie » des éléments volatiles. A l’origine cette zone s’étendait jusqu’à la « ligne de glace » (d’eau évidemment ; il y a d’autres distances en fonction des différents matières susceptibles de s’évaporer ou de se sublimer) qui se situait au milieu de la Ceinture d’astéroïdes (à environ 3 UA, correspondant à une température de 130 K) mais les « chamboulements » occasionnés par les changements d’orbite de Jupiter et de Saturne, ont perturbé fortement la Ceinture d’Astéroïdes au point de mélanger les astres riches en eau avec les astres secs, même si les premiers sont plus nombreux au-delà de la ligne de glace.

Sur ces bases, on va avoir une véritable géographie de la répartition de ces petits corps, avec des régions maintenant clairement identifiées. Outre la Ceinture d’Astéroïdes et les Nuages de Oort déjà mentionnés et situés, on a ainsi diverses populations occupant divers territoires qui peuvent éventuellement (et c’est le problème) interagir les uns avec les autres. Je citerai d’abord (en commençant par les plus proches) les « géocroiseurs » (qui évoluent à un moment ou un autre de leur trajectoire à proximité de la Terre avec une période relativement courte). Nous avons ensuite les astéroïdes « Troyens ». A l’origine (les premiers observés) ce furent ceux de Jupiter, sur l’orbite de cette planète, à ses points de Lagrange L4 (troyens proprement dits) et L5 (grecs), soit à 60° en avance et en retard de la planète. Par extension ce furent les astéroïdes qui se trouvent dans des positions similaires sur l’orbite des autres planètes. La Terre et Mars comme les autres géantes gazeuses ont, elles aussi des Troyens (mais ni Vénus ni Mercure). Plus loin, les « Centaures » gravitent entre les planètes géantes gazeuses. Maintenant, en dehors de toute ces populations, il reste les blocs de matière qui résultent d’impacts d’autres astéroïdes sur le sol de Mars (« SNC* ») ou des planètes naines de la Ceinture de Kuiper (il faut une surface solide pour les créer et ils ne peuvent provenir des planètes gazeuses, ni des planètes situées en-dessous de la Terre vers le Soleil, quoiqu’on ait maintenant un doute pour Vénus**). Ces astéroïdes d’origine planétaire qui mettent un « certain temps » à parvenir jusqu’à nous n’ont évidemment pas la même composition que les autres puisqu’ils proviennent d’astres qui ont eu une histoire géologique particulière liée à leur masse et à leur position dans le système solaire.

*Shergottites, Nakhlites, Chassignites, selon le lieu où elles ont été trouvées (1865/1911/1815).

**Lunar exploration as a probe of ancient Venus” par Samuel Cabot & Gregory Laughlin in “The Planetary Science Journal”, draft 07/10/2020. 

On dit que le premier astéroïde de la Ceinture d’astéroïdes a été observé en 1801 par Giuseppe Piazzi, directeur de l’observatoire de Palerme. En fait, ce qu’il avait vu était la planète naine Cérès, un astre considéré aujourd’hui comme en dehors de cette catégorie (il est approximativement sphérique compte tenu de sa masse). C’est dans la dizaine d’années suivantes qu’on découvrira les premiers véritables astéroïdes. Le premier des Troyens fut découvert en 1906, le premier des Centaures, en 1977, le premier des objets de la Ceinture de Kuiper (objets transneptuniens ou « TNO ») en 1992 seulement (« 1992QB1 » ou « Albion »), indépendamment des planètes naines de cette zone comme Pluton ou Sedna. Aucun objet des nuages de Oort n’a encore été observé in situ. Il est vrai que c’est très difficile puisqu’ils n’émettent aucune lumière propre et réfléchissent très peu la lumière solaire du fait de leur distance et de leur taille. Mais bien sûr on a déjà vu dans notre environnement des comètes qui doivent en provenir.

Les astéroïdes géocroiseurs comme les comètes sont des objets très particuliers et très intéressants puisqu’ils sont accessibles à notre observation, non seulement par des moyens astronomiques, donc astrophysiques mais aussi par des moyens astronautiques. Ils sont aussi intéressants par les craintes qu’ils suscitent d’une collision avec la Terre (justifiée évidemment sur le long terme). Les Japonais comme les Européens sont les plus en pointe dans les technologies permettant l’observation in situ. Pour mémoire rappelons les missions Rosetta et Hayabusa 1 et 2.

Mais pourquoi aller voir de près ces astéroïdes et en recueillir des échantillons ? Parce qu’ils sont les témoins de l’histoire de notre système solaire et en portent les traces dans les roches qui les constituent. De ce point de vue les petits astres sont plus intéressants que les plus gros (planètes-naines) puisqu’ils ont été les moins transformés par l’évolution résultant de leur masse (force de gravité, pression, chaleur). C’est par eux que l’on pourra le mieux savoir quel était l’état du nuage protoplanétaire dans les premières étapes de sa contraction. Des nuances importantes seront apportées par la distance au Soleil de leur zone de formation. Il est évident que les moins transformés seront trouvés le plus loin du Soleil (comme Arrokhot, le TNO observé par la Sonde New Horizon au-delà de Pluton) et que ceux qui comporteraient le moins de matières volatiles, seront ceux situés en dessous de la Ligne de glace. Dans notre environnement on trouve des météorites différenciées qui proviennent d’un corps-parent plus massif et aussi des météorites indifférenciées qui sont justement le reste des éléments de la nébuleuse protoplanétaire. Ces dernières sont ce qu’on appelle des « chondrites » et il y a, bien sûr, différents types de chondrites (« ordinaires », « carbonées », « à enstatite »).

Donc si les chondrites nous parlent d’un monde très ancien, les achondrites nous parlent d’un monde plus récent et de nos voisins planétaires. Les chondrites contiennent des « chondres », petites billes surtout formées de silicates (la matière dominante de nos planètes telluriques et première phase de la condensation du nuage protoplanétaire). Avec les microscopes dont nous disposons aujourd’hui, on peut voir des détails extrêmement fins qui nous disent « presque tout ». C’est tout l’intérêt des missions de retour d’échantillons qui permettent d’utiliser les laboratoires terrestres quand même beaucoup plus performants que les spectrographes embarqués à bord des sondes. C’est ainsi qu’au cours du siècle passé les météorites sont devenus non plus des objets mystérieux mais des livres de notre histoire.

Illustration de titre : passage de la comète Siding Spring dans le ciel de Mars le 19 octobre 2014, vue d’artiste, crédit NASA.

Pour (re)trouver dans ce blog un autre article sur un sujet qui vous intéresse, cliquez sur :

Index L’appel de Mars 21 01 22

 

 

Pierre Brisson

Pierre Brisson, président de la Mars Society Switzerland, membre du comité directeur de l'Association Planète Mars (France), économiste de formation (Uni.of Virginia), ancien banquier d'entreprises de profession, planétologue depuis toujours.

9 réponses à “Les météores, porteurs de menaces ou de rêves et in fine…de données scientifiques

  1. Dans l’éventualité où un de ces bolides de l’espace venait à menacer de percuter la terre, dû à sa:
    – trajectoire
    – taille
    – vitesse

    Quels seraient les moyens que nous aurions :
    – de détection assez précoce de son arrivée
    – de connaître l’exactitude de la trajectoire
    – de le détruire avant de nous atteindre

    … ou serions-nous impuissants ?

    1. Il existe une organisation créée en 2013 sur recommandation des Nations Unies, l’International Asteroid Warning Network :
      IAWN.
      On a dénombré quelques 20500 astéroïdes géocroiseurs de plus de 100 mètres de diamètre (Near Earth Asteroids ou “objects”, “NEO”). Sur ceux-ci, 4700 ont été considérés avoir un potentiel dangereux (“hazardous”, “PHO”) parce qu’ils ont une trajectoire qui les conduit à 0,05 Unités astronautiques de la Terre (20 fois la distance Terre-Lune). Mais 38 seulement risquent de passer suffisamment près de la Terre dans un futur proche pour mériter d’être suivis (Sentry Risk Table du Centre NEO du JPL). Bien entendu un objet d’un peu moins de 100 mètres pose aussi problème; celui de Tcheliabinsk, tombé en 2013, avait entre 15 et 17 mètres.
      Plusieurs solution ont été proposées pour les dévier mais cela pourrait faire l’objet d’un long article. Disons seulement qu’il faudrait s’y prendre plusieurs mois, voire plusieurs années à l’avance (vitesse); que la bombe n’est pas la meilleure solution (les débris pourraient suivre la même trajectoire), que la peinture d’une des faces pourrait jouer (pression des rayons lumineux du Soleil) ou bien la propulsion pour changer la vitesse ou dévier la trajectoire (mais il faudrait s’y prendre très longtemps à l’avance afin que l’angle provoqué par rapport à la ligne de trajectoire initiale soit suffisant compte tenu de la vitesse de l’astre).
      Les plus dangereux de ces “objets” sont les comètes mais elles sont beaucoup plus rares, car (1) elles sont les plus rapides, (2) leur haute teneur en éléments volatils et donc l’évolution de leur masse peut conduire à leur désagrégation et éventuellement à la modification de leur trajectoire.

      1. Inquiétant! Pas détecté….
        https://en.wikipedia.org/wiki/Chelyabinsk_meteor

        Due to its high velocity and shallow angle of atmospheric entry, the object exploded in an air burst over Chelyabinsk Oblast, at a height of around 29.7 km (18.5 mi; 97,000 ft).[7][8] The explosion generated a bright flash, producing a hot cloud of dust and gas that penetrated to 26.2 km (16.3 mi), and many surviving small fragmentary meteorites, as well as a large shock wave. The bulk of the object’s energy was absorbed by the atmosphere, with a total kinetic energy before atmospheric impact estimated from infrasound and seismic measurements to be equivalent to the blast yield of 400–500 kilotons of TNT (about 1.4–1.8 PJ) range – 26 to 33 times as much energy as that released from the atomic bomb detonated at Hiroshima.[9]

        The object was undetected before its atmospheric entry, in part because its radiant (source direction) was close to the Sun.

  2. Merci pour cet article sur ce qui peut être la meilleure ou la pire des choses.
    La pire car certains de ceux qui sont tombés ont laissé des traces et que nous avons eu beaucoup de chance qu’ils ne soient pas tombés dans une région habitée. Je pense notamment à cet objet mal identifié qui est tombé dans la Toungouska en 1908 et qui a couché tous les arbres dans on rayon de plus de vingt kilomètres. Et c’était un petit comparé à d’autres dont la chute a été antérieure à l’humanité comme celui qui est tombé dans ce qui est maintenant le Québec, en 51°21’N, 68°41’W.

    Ça a du être un fameux choc aussi quand il en est tombé un de 400 m de diamètre moyen à l’emplacement de la ville actuelle de Norilsk mais, en même temps, ce fut un sacré cadeau car il contient les trois métaux du groupe du fer dans les minerais à plus forte concentration jamais trouvés. Sa composition ne correspond pas à la géologie locale ce qui contredit l’hypothèse d’une éruption volcanique mais il a contribué largement à l’écoulement de lave en atteignant le magma.

    Et ce drôle de truc de 300 m de long appelé Oumuamua ? Ce n’est pas une comète puisqu’il n’a pas de queue et il ne provient pas de notre système solaire puisqu’il est arrivé avec une trajectoire presque perpendiculaire à l’écliptique.

    1. Merci Cher Monsieur Louis pour ce commentaire. Oui les hommes ont plutôt eu de la chance dans leur histoire récente mais le fait que les Gaulois aient eu peur que “le ciel leur tombe sur la tête” est peut-être lié à de très vieux souvenirs!
      Pour ce qui est d’Oumouamoua, je vous renvoie au livre* que l’astrophysicien Abraham (Avi) Loeb, professeur à Harvard et anciennement à l’ETHZ, vient de publier (ce mois de janvier 2021). Il pense que les caractéristiques de cet “objet” imposent la probabilité forte qu’il soit artificiel. En effet, ce n’est pas une comète (pas de vaporisation d’éléments volatils) et il se déplace trop vite pour provenir même des nuages de Oort, enfin sa forme très allongée et étroite semble très rare. Sujet passionnant et qui mérite d”être regardé de près. J’ai commandé le livre et vous en parlerai peut-être un jour.
      *”Extraterrestrial: The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth”

      1. Je n’avais pas osé parler d’objet fabriqué car je me méfie du flou que je mets moi-même entre science et science-fiction mais, c’est vrai qu’il y a un autre fait troublant : lors de son passage à trajectoire hyperbolique au travers de notre système solaire, Oumuamua a accéléré et a modifié la trajectoire supposée s’il avait été totalement inerte.

        C’est peut-être ce qui motive les auteurs du projet Lyra (comme le TGV !) de se lancer à la poursuite d’Oumuamua pour en savoir plus. À mon avis, c’est irréalisable puisqu’il s’éloigne de nous à 60 km/s et que le temps que nous mettrons à décider de ne pas décider mettra Oumuamua définitivement hors portée.

        1. Vous avez raison. Je reviens sur mon commentaire précédent. La vitesse et l’absence d’émission de volatiles signifient seulement que l’objet vient de l’extérieur de notre système.
          Ce qui interroge c’est la forme allongée et étroite, quand même rare mais pas inexplicable, mais surtout l’accélération. La vitesse d’un astre n’est pas constante elle accélère vers son périphérie et ralentit vers son aphélie. En l’occurrence, d’après ce que je comprends, l’accélération a été plus forte que celle qu’aurait dû générer la force de gravité du Soleil. Maintenant, courir après Oumeamea est totalement impossible; je ne vois pas comment nous pourrions dépasser quelques 20 km/s.

  3. On a pu observer l’astéroïde ‘Oumuamua du 14 octobre 2017 au 2 janvier 2018, de quoi bien déterminer les éléments de son orbite. Mais il est passé à son périhélie à 38,5 millions de km du Soleil déjà le 9 septembre 2017, soit un bon mois avant sa découverte et l’on n’a pas pu voir alors s’il avait « dégazé » à ce moment-là. S’il est un objet naturel, et non pas une sonde d’origine extraterrestre pourvue d’un moteur quelconque, il aurait aussi naturellement pu profiter du plongeon dans son puits gravitationnel au plus près du Soleil pour augmenter sa vitesse ultérieure après son passage en recourant naturellement (et non pas artificiellement) à un effet bien connu en astronautique d’assistance gravitationnelle, en l’occurrence non pas la fronde gravitationnelle, mais l’effet Oberth
    ( https://en.wikipedia.org/wiki/Oberth_effect )
    qui consiste à produire une brève poussée au moment précis du passage au périhélie lorsque la vitesse est maximale. À cet instant, cette brève poussée accroît la vitesse plus que sur la trajectoire. C’est ce qui peut expliquer la nouvelle vitesse acquise plus élevée qu’attendue alors que l’on n’a pas vu d’émanations gazeuses ou de poussières sur la suite de sa trajectoire.

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