Des rochers sur l'astéroïde Bennu jettent un nouvel éclairage sur l'histoire de la roche spatiale

Des rochers sur l'astéroïde Bennu jettent un nouvel éclairage sur l'histoire de la roche spatiale

L’astéroïde géocroiseur Bennu continue de révéler ses secrets à la mission OSIRIS-REx de la NASA, qui est en orbite autour de la roche spatiale depuis près de deux ans.

De nouvelles recherches révèlent des veines de matériaux de carbonite dans les rochers de Bennu, ainsi que des signes de minéraux organiques répandus sur sa surface. La variété des compositions rocheuses à la surface de l’astéroïde, la gravité de l’astéroïde et la structure déséquilibrée en forme de diamant du corps de l’astéroïde suggèrent que Bennu s’est formé après la collision de deux astéroïdes parents, selon l’étude.

Dans l’ensemble, les nouveaux résultats fournissent une base de référence pour les échantillons qu’OSIRIS-REX recueillera sur la surface de Bennu le 20 octobre. Le vaisseau spatial devrait ramener ces échantillons à La Terre en 2023, si tout se passe comme prévu, révélera non seulement un aperçu des astéroïdes qui passent près de notre planète, mais aussi un aperçu des dix premiers millions d’années après la formation du soleil.

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[ 19459019] Le vaisseau spatial OSIRIS-REx de la NASA a capturé cette image d’un des rochers de l’astéroïde Bennu avec une veine brillante qui semble être faite de carbonate. (Crédit d’image: NASA / Goddard / Université d’Arizona)

Lors de la construction de planètes, le système solaire primitif a également créé beaucoup de petits débris qui ne devenez jamais un monde. Ces restes ont beaucoup des mêmes signatures de blocs de construction planétaires, mais ils n’ont tout simplement pas été intégrés au produit fini. Beaucoup d’entre eux ont dérivé vers la ceinture d’astéroïdes , bien que certains aient été projetés vers la Terre tôt pour déposer de l’eau à la surface de la planète alors sèche.

“Parce qu’il a migré de la ceinture principale d’astéroïdes vers une orbite traversant la Terre, Bennu est un excellent exemple de la façon dont le matériel aurait pu être livré à la Terre primitive de plus loin dans le système solaire,” Amy Simon, un chercheur du Goddard Flight Center de la NASA dans le Maryland, a déclaré à Space.com dans un e-mail. Simon est l’auteur de l’un des six articles sur Bennu publiés aujourd’hui (8 octobre) dans les revues Science et Science Advances .

“Les preuves répandues de carbonates / organiques et de minéraux hydratés sur Bennu renforcent l’argument selon lequel les astéroïdes et les comètes ont peut-être apporté les éléments de base nécessaires à la vie ici sur Terre et sur d’autres planètes”, dit-elle.

Les rochers de Bennu

Au cours des deux dernières années, OSIRIS-REx a recueilli suffisamment d’images de Bennu pour cartographier la surface de l’astéroïde. Les variations de couleur et d’albédo (luminosité) fournissent des informations sur la «peau» de l’astéroïde et révèlent comment elle évolue au fil du temps.

Bennu est considéré comme un astéroïde de tas de gravats, fusionnant gravitationnellement après que quelque chose ait claqué dans son corps d’origine. En comparant les différences de couleur et d’albédo dans les rochers et les cratères, les scientifiques ont pu déterminer que l’astéroïde est composé de deux populations distinctes de rochers.

Selon Daniella DellaGiustina, planétaire à l’Université d’Arizona, l’hypothèse principale pour l’apparition de ces populations séparées est que l’astéroïde original contenait plusieurs zones distinctes qui ont subi des processus géologiques distincts. Lorsque Bennu s’est rassemblé après l’impact qui a brisé cet objet, il a rassemblé du matériel provenant d’au moins deux de ces zones, a déclaré DellaGiustina à Space.com.

OSIRIS-REx a également repéré plusieurs petits rochers avec des compositions similaires à bien des égards à l’astéroïde Vesta , le deuxième plus grand objet de la ceinture d’astéroïdes. Ces rochers peuvent fournir un aperçu de l’objet qui a brisé le corps parent de Bennu. “Nous pensons que ces roches proviennent d’un fragment de Vesta qui est entré en collision avec le corps parent de Bennu et ont également été héritées lors de la formation de Bennu”, a déclaré DellaGiustina.

Une vue OSIRIS-REx de la surface de l’astéroïde Bennu, avec des encarts s’agrandissant étrangement les roches brillantes que les scientifiques suggèrent sont des morceaux du grand astéroïde Vesta. (Crédit d’image: NASA / Goddard / Université d’Arizona)

Bennu possède également une quantité surprenante de matériaux riches en carbone, y compris des carbonates et des matières organiques. Les carbonates sont des minéraux inorganiques, tandis que les matières organiques contiennent du carbone sous des formes plus complexes. La cartographie des longueurs d’onde de la lumière rebondissant sur Bennu peut fournir des indications sur sa composition. Des observations antérieures avaient déjà révélé la présence de phyllosilicates hydratés, ou argiles, à la surface de l’astéroïde. Maintenant, la nouvelle recherche révèle que les matériaux organiques et carbonatés recouvrent l’extérieur de Bennu.

Selon Simon, Bennu transporte un large mélange de signaux qui pourraient être le résultat de variations de composition, de différences de vieillissement, de différences d’âge, d’une variété de tailles de particules ou d’une combinaison de tous.

“Bien qu’un spectre global d’un astéroïde puisse vous montrer une caractéristique dominante, il est probable que tous les astéroïdes présentent également des variations sur leur surface”, a déclaré Simon. Cela peut expliquer pourquoi les astéroïdes complexes de type C associés à Bennu ont une diversité de signatures.

“Le vrai test sera d’analyser les échantillons Bennu retournés et de voir exactement comment les particules varient”, a déclaré Simon.

Une autre équipe de chercheurs a exploré les caractéristiques physiques des blocs de Bennu en utilisant des données infrarouges thermiques pour déterminer leur rugosité de surface et leur inertie thermique (la mesure de la lenteur avec laquelle la température d’un objet change), qui sont toutes deux utilisées comme indicateurs pour le caractéristiques physiques d’une surface planétaire.

Travaillant avec ses collègues, Ben Rozitis de l’Open University au Royaume-Uni a découvert que les rochers de Bennu pouvaient être classés en deux types par force. Le plus faible de ces rochers ne survivrait probablement pas à une chute dans l’atmosphère d’une planète, ce qui suggère que toute météorite de ce type qui aurait été lancée vers la Terre ne survivrait jamais pour atteindre le sol. Les rochers faibles ont une faible réflectance et une texture bosselée, et une inertie thermique plus faible que les astéroïdes de type C.

Les rochers les plus solides sont plus réfléchissants, avec des côtés anguleux et des traces de dépôts minéraux riches en eau dans leurs fissures. Bien que ces blocs aient également une conductivité thermique plus faible que des météorites similaires, leur nombre se rapproche des mesures d’astéroïdes de type CM prises en laboratoire.

Rozitis et son équipe ont conclu que d’autres objets proches de la Terre contiennent probablement des rochers semblables à ceux trouvés sur Bennu, plutôt que le plus petit régolithe à grain fin. Ils soupçonnent également que les échantillons de matériel recueillis par OSIRIS-REx et renvoyés sur Terre contiendront des morceaux de rochers qui, autrement, ne survivraient pas à une chute à travers l’atmosphère .

“Nous nous attendons donc à ce qu’OSIRIS-REx retourne pour analyse du matériel qui n’est pas actuellement dans la collection météoritique de la Terre”, ont écrit les auteurs dans leur article .

La mission OSIRIS-REx de la NASA a créé ces images en utilisant de fausses couleurs Rouge-Vert-Bleu (RVB) composites de l’astéroïde Bennu. Une carte 2D et des images de vaisseau spatial ont été superposées sur un modèle de forme de l’astéroïde pour créer ces composites de fausses couleurs. Dans ces composites, le terrain spectralement moyen et plus bleu que la moyenne apparaît en bleu, tandis que les surfaces plus rouges que la moyenne apparaissent en rouge. Les zones vertes claires correspondent au pyroxène minéral, qui provient probablement de l’astéroïde Vesta. Les zones noires près des pôles n’indiquent aucune donnée. (Crédit d’image: NASA / Goddard / Université d’Arizona)

La carte a également révélé que la surface de Bennu s’altère d’une manière surprenante. L’exposition aux particules chargées provenant du soleil et à la pluie de micrométéorites peut avoir des effets importants sur les roches spatiales. Sur la lune et d’autres astéroïdes, les scientifiques ont découvert que leur impact assombrit la surface, l’amenant à refléter la lumière du soleil sur des longueurs d’onde plus longues. Mais Bennu fait quelque chose d’inattendu. Au lieu de cela, l’astéroïde devient de plus en plus brillant avec le temps, ses roches reflétant des longueurs d’onde de lumière plus courtes.

“Quelque chose à propos de Bennu est tout à fait différent des autres surfaces planétaires que nous avons observées”, a déclaré DellaGiustina.

Au début de le système solaire , alors qu’il était à peine vieux de quelques millions d’années, la chaleur des éléments radioactifs faisait fondre la glace d’eau, ce qui lui permettait d’interagir et de changer la roche du corps parent. La décomposition rapide de ces éléments signifie que l’altération devait se produire tôt avant la collision qui a détruit le corps parent de Bennu.

Cette eau a très probablement créé les rubans de minéraux observés dans certains des rochers de Bennu. Des veines similaires sont observées dans les météorites, selon Hannah Kaplan, également à Goddard, mais elles vont de microns à millimètres de longueur et de largeur, tandis que les veines de Bennu mesurent 3 à 15 centimètres de large et jusqu’à 1,5 mètre de long. «Les veines sur Bennu sont donc beaucoup plus grandes que n’importe quel exemple de météorite que nous avons», dit Kaplan.

Cette image montre le site d’échantillonnage Nightingale, le site principal de prélèvement d’échantillons d’OSIRIS-REx sur l’astéroïde Bennu . L’image est recouverte d’un graphique de l’engin spatial OSIRIS-REx pour illustrer l’échelle du site. (Crédit d’image: NASA / Goddard / University of Arizona)

Bien qu’OSIRIS-REx n’ait pas repéré de blocs veineux dans Nightingale ], la région d’échantillonnage prévue, dit Kaplan, cela n’exclut pas la possibilité de fragments plus petits et riches en carbonates. Elle prévoit de voir des traces de carbonate dans le matériau retourné sur Terre.

Bien que Bennu partage plusieurs traits de composition avec les météorites CM et CI, Kaplan et ses collègues ont découvert que le matériau dominant dans les fractures était différent des météorites connues. Il est possible que regarder Bennu de loin révèle des caractéristiques différentes de celles capturées dans des météorites individuelles. C’est la différence entre examiner une montagne ou un rocher sur cette montagne; Bennu regarde la montagne, tandis que les météorites ressemblent plus à des rochers individuels.

“A partir d’un seul rocher, vous pouvez obtenir beaucoup d’informations – la montagne est principalement en granit, elle a tellement d’années – mais vous pourriez manquer le fait qu’il y a des arbres à proximité aussi”, dit Kaplan.

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Jeunes et vieux

La formation de tas de gravats de Bennu lui donne une forme en forme de sommet . Au fur et à mesure que le matériau se rassemblait par gravité, il commença à tourner. L’astéroïde qui en résulte gonfle au milieu et est plus mince aux pôles. Bennu a également quatre crêtes évidentes dans son hémisphère nord, allant du nord au sud.

En plus de cartographier la surface, les scientifiques d’OSIRIS-REx ont également pu créer un modèle 3-D de Bennu jusqu’à une résolution de 20 cm (8 pouces). On a découvert que deux des crêtes s’étendent à travers l’équateur et dans les hautes latitudes sud, et des parties des quatre sont présentes dans le sud. Dans la région sud, la matière recouvre les crêtes, les rendant invisibles à l’œil nu.

Les régions du nord et du sud ont également différentes zones à faible albédo. Au sud de l’équateur, les caractéristiques les plus sombres à grande échelle se produisent dans la transition entre la calotte sud en pente et la région équatoriale plus plate. Dans les caractéristiques nordiques, il existe moins de régions de ce type et la plupart sont associées à des matériaux épars identifiés comme des éboulements ou des chutes de roches .

«Les différences que nous avons identifiées entre les hémisphères nord et sud de Bennu suggèrent des différences fondamentales dans les propriétés de surface et les structures souterraines», les auteurs, dirigés par Michael Daly, un scientifique planétaire à l’Université York au Canada, [19459054 ] ont écrit dans leur article .

Les crêtes qui disparaissent peuvent indiquer un échec de rotation de coincement dans l’histoire de Bennu. Lorsque le matériau de filage s’est effondré, le matériau qui constituait les arêtes est resté essentiellement entier, refusant de s’effriter. Leur formation aurait conduit à des changements topographiques qui ont encore empêché la perturbation, se produisant soit lorsque l’astéroïde se réaccumule après la collision initiale, soit plus tard dans sa vie. Dans l’hémisphère sud, de gros rochers ont empêché le matériau de se répandre, tandis que dans l’hémisphère nord, leur relative rareté permettait au matériau de se déplacer et d’exposer les crêtes.

L’année dernière, des chercheurs ont annoncé que Bennu soufflait de la poussière sur sa surface . Dirigés par Daniel Scheeres, de l’Université du Colorado à Boulder, les chercheurs ont utilisé ce matériau soufflé, ainsi que le vaisseau spatial lui-même, pour suivre la gravité de Bennu. En modélisant la façon dont les deux ont ressenti le tiraillement de la gravité, les chercheurs ont pu sonder indirectement l’intérieur de l’astéroïde. La poussière et les satellites rocheux ont révélé que Bennu contient une grande variété de matériaux qui tirent différemment sur les objets en orbite en fonction de leur relation avec la surface de l’astéroïde. Les régions à l’équateur et au centre sont moins denses que le matériau à ses pôles.

Auparavant, les chercheurs ont suggéré que le renflement équatorial pourrait être le résultat de sa rotation, alors que la matière migre vers l’équateur et s’y installe. Les observations gravitationnelles confirment que c’est le cas. Cela suggère également que le matériau en migration est plus poreux que le matériau environnant, ce qui entraîne une densité plus faible même si plus de matériau se dépose.

Le centre de l’astéroïde est également de faible densité, et sa formation a été précédemment suggérée comme étant le résultat de sa rotation rapide de 4,3 heures . En comparant la vitesse de rotation de Bennu aujourd’hui avec la rotation proposée nécessaire pour le transformer d’un tas de gravats en astéroïde, les chercheurs ont déterminé que le centre, qui a une densité plus faible que prévu, peut s’être formé tôt dans la vie de l’astéroïde. . La taille du renflement et de la région sous-dense, toutes deux compatibles avec une période de rotation rapide pendant laquelle Bennu vivait dans la ceinture principale, contraste avec l’origine récente des crêtes équatoriales.

“La distribution de masse de Bennu, basée sur l’analyse du champ de gravité mesuré, a des signatures à la fois des processus actuellement actifs et d’un événement ancien”, ont écrit Scheeres et ses collègues.

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