La première observation directe de l’eau à la surface d’un astéroïde a été réalisée à l’aide d’un télescope aéroporté proche infrarouge. De l'eau a été détectée sur deux astéroïdes pierreux de type S, qui seraient nés secs. Cette découverte pourrait donner un aperçu de l'histoire complexe et mouvementée des corps mineurs du système solaire, et en particulier de la manière dont leurs orbites ont pu évoluer au fil du temps.
"Il existe quelques théories décrivant un événement qui aurait bouleversé la ceinture d'astéroïdes", explique Anicia Arredondo du Southwest Research Institute à San Antonio, Texas. Arredondo a dirigé l'équipe qui a trouvé l'eau et elle raconte Monde de la physique, "Pendant ce temps, de l'eau aurait pu être transférée vers des [astéroïdes de type S]".
Des minéraux hydratés, notamment des carbonates, des hydroxydes, du phyllosilicate et des sulfates, ont déjà été détectés à la surface de centaines d'astéroïdes. Ces détections ont toutes été réalisées en étudiant la lumière proche infrarouge avec des longueurs d’onde autour de 3 microns. Une telle lumière est associée à la liaison oxygène-hydrogène présente dans les molécules d’eau ainsi qu’au groupe hydroxyle (OH) plus simple. En conséquence, il n’avait pas été possible de faire la distinction entre l’eau et l’hydroxyle sur les astéroïdes.
Avion gros porteur
Pour faire la différence entre l'eau et l'hydroxyle, l'équipe d'Arredondo s'est tournée vers une mission conjointe NASA-Agence aérospatiale allemande appelée le Observatoire stratosphérique pour l'astronomie infrarouge (SOFIA). Transporté par un Boeing 747SP qui volait jusqu'à 13 km, SOFIA était un télescope infrarouge de 2.7 m de diamètre qui scrutait à travers une trappe située sur le côté de l'avion.
En 2021, des astronomes menés par Casey Hanniball du Goddard Space Flight Center de la NASA a utilisé SOFIA pour confirmer l'existence de molécules d'eau sur la face ensoleillée de la Lune. Pour ce faire, il a détecté un signal infrarouge moyen à 6.1 microns, produit uniquement par la liaison chimique des molécules d'eau.
SOFIA a effectué son dernier vol en 2022, mais pas avant que le groupe d'Arredondo ne se soit associé à Honniball pour effectuer des observations similaires de quatre astéroïdes de type S qui avaient auparavant la signature ambiguë de 3 microns.
de SOFIA PRÉVISION L'instrument a pu confirmer la présence de molécules d'eau à la surface de deux astéroïdes : 7 Iris et 20 Massalia. Les deux autres astéroïdes, 11 Parthénope et 18 Melpomène, se sont révélés trop faibles pour que SOFIA puisse déterminer s'ils contenaient de l'eau ou non.
De petites quantités
Dans ses observations de la Lune, SOFIA a découvert que chaque mètre cube de régolithe (matériau de surface) contenait environ un tiers de litre d'eau. Les signaux d’Iris et Massalia suggèrent de petites quantités d’eau à la surface de ces astéroïdes.
La forme que prend cette eau est actuellement inconnue. Une possibilité est qu’il ait été adsorbé sur les silicates du régolithe, formant un film mince. Ou bien l’eau pourrait être chimiquement liée aux minéraux du régolithe.
Ces deux scénarios impliqueraient qu'Iris et Massalia ont été créés avec cette eau en place. Cependant, les astronomes pensent que les astéroïdes de type S se sont formés à proximité du Soleil, là où des températures élevées auraient chassé l'eau.
Une troisième possibilité est que l'eau ait été amenée jusqu'aux astéroïdes initialement secs par des collisions avec des objets contenant de l'eau. Dans ce scénario, l’eau serait piégée à l’intérieur de billes de verre microscopiques formées lors des collisions.
Planètes errantes
Les impacts auraient pu se produire à des moments où certains astéroïdes et planètes auraient changé d’orbite. Plusieurs modèles – dont Nice, Grand Tack et Jumping Jupiter – postulent tous qu'au début de l'histoire du système solaire, les orbites de plusieurs planètes ont changé.
"Ces modèles décrivent tous le mouvement des planètes géantes, ce qui aurait provoqué des perturbations gravitationnelles sur les astéroïdes et les aurait déplacés", explique Arredondo. "Jupiter aurait eu le plus grand effet parce qu'il est le plus important."
Le modèle Grand Tack suggère que Jupiter s'est déplacé vers le Soleil, ce qui aurait éloigné les astéroïdes de type S du Soleil. Le modèle indique ensuite que Jupiter s'est éloigné du Soleil, où il a rencontré les astéroïdes carbonés de type C. Celles-ci se sont formées plus loin du Soleil que celles de type S et devraient donc contenir de l'eau.
Jupiter aurait dispersé les types C vers l’intérieur, se réunissant avec les types S pour former la ceinture d’astéroïdes. Aujourd’hui, les types S peuplent les régions intérieures de la ceinture d’astéroïdes et les types C la partie externe. En se mélangeant, il y aurait eu des collisions, avec des petites Type C pleuvant sur les plus grandes Type S. Cela fournit une explication sur la façon dont l’eau a atteint les astéroïdes de type S.
La recherche continue avec JWST
Même si les scientifiques pensent que les astéroïdes de type C devraient contenir de l’eau, cela n’a pas encore été confirmé. Ce problème ne peut être résolu par SOFIA, qui a été mise à la retraite. L'équipe d'Arredondo s'est donc tournée vers le télescope spatial James Webb (JWST) pour rechercher la même signature de 6.1 microns sur les astéroïdes de type C.
Une protoétoile lumineuse éclaire les origines de l'eau de la Terre
"Jusqu'à présent, nous avons observé deux astéroïdes de la ceinture principale [avec le JWST] et avons soumis une proposition pour en observer encore davantage", explique Arredondo. Monde de la physique. Ces astéroïdes de type C sont 142 Polana et 225 Henrietta.
"Nous n'avons pas encore terminé l'analyse pour voir s'ils contiennent ou non de l'eau", explique Arredondo, "mais sur la base des spécifications de l'instrument, le JWST devrait être suffisamment sensible pour détecter la caractéristique que nous recherchons".
L’équipe espère également que découvrir où se trouve l’eau dans la ceinture d’astéroïdes contribuera à faire la lumière sur l’origine de l’eau sur Terre. On pense que cela est dû à des impacts, mais il est incertain si les collisions ont eu lieu avec des comètes, des astéroïdes de type C ou même des astéroïdes de type S.
La recherche est décrite dans Le Journal des sciences planétaires.
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- La source: https://physicsworld.com/a/water-observed-on-asteroids-for-the-first-time/
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