Comètes et astéroïdes, qu'est-ce que c'est?

2001/05/01 Carton Virto, Eider - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

Il y a 50 ans, il semblait clair ce qu'était l'astéroïde et ce que comète. Ils avaient des caractéristiques différentielles et pouvaient être classés en deux groupes bien délimités. Les comètes étaient des «ballons sales de glace» générés à la limite du système solaire et les astéroïdes étaient des roches flottant entre Mars et Jupiter. Les comètes présentent différentes orbites, tandis que les astéroïdes possèdent des orbites très elliptiques qui orbitent le Soleil sur le même plan et la même direction que les planètes. Mais au cours des 50 dernières années, alors que d'autres astéroïdes et comètes ont été découverts, des astéroïdes se comportent comme des comètes et des comètes qui se comportent comme des astéroïdes. Et bien sûr, les scientifiques n'ont pas eu d'autre choix que de revoir leurs définitions.

La théorie la plus connue qui décrit le noyau des comètes a été celle de l'astronome américain Fred Whipple en 1950-51. La théorie de Whipple décrivait très bien les comètes qui étaient alors connus, ainsi que leur comportement et leurs particularités, et pendant de nombreuses années a été considéré comme totalement réel.

Whipple a défini les comètes comme un “ballon sale de panique”. Selon lui, le noyau des comètes était composé de fragments de glace mélangés avec du méthane, de l'ammoniac, du dioxyde de carbone et de la poussière. Quand les comètes s'approchaient du Soleil, la glace de la surface s'évaporait, libérant les jets de poussière et de gaz et formant la queue propre des comètes. Comme la comète vieillit, la poussière serait dispersée autour de l'orbite complète de la comète, flottant et quand la Terre traverse cette région, des étoiles de pluie se produiraient. En fait, la plupart des pluies d'étoiles ont lieu associés à une certaine comète.

Les astéroïdes sont de petits corps rocheux sans atmosphère. Le plus grand est Ceres et a 930 kilomètres de diamètre. Il a été découvert par l'Italien Giuseppe Piazzi en 1801 et en plus d'être le plus grand, il est le premier astéroïde observé par l'homme. À l'époque, un groupe d'astronomes à Berlin cherchait à détecter une planète dans le creux qui s'étend entre Mars et Jupiter, parce que, selon les calculs théoriques, il devait y avoir une planète.

Mais son père Piazzi les a avancés et a trouvé l'astéroïde Ceres. En 1802, Palas a été découvert, le deuxième plus grand, en 1804 Juno, en 1807 Vesta et en 1854 Astrea. Depuis, presque chaque année un nouvel astéroïde a été trouvé dans la région, estimant à environ 400.000 kilomètres. Cependant, les astronomes de Berlin ne se trompaient pas du tout, car on croit que les astéroïdes accumulés dans cette région appelée ceinture d'astéroïdes sont des restes d'une planète qui n'a pas été formée par la grande gravité de Jupiter.

Premiers doutes

Un cadran de glace.

Whipple était une théorie claire et simple. Il expliquait clairement ce qu'étaient les comètes et comment ils vieillissaient, et il semblait qu'il reliait bien les préoccupations des comètes avec tous leurs cheveux. Mais en 1983 Whipple lui-même exprimé plusieurs préoccupations.

Cette année-là, l'observatoire astronomique IRAS, qui travaillait avec les infrarouges, a détecté un astéroïde curieux, l'astéroïde 3200 Phaethon. Son orbite était très excentrique et Geminida coïncidait avec celle du courant météorologique. Après avoir bien analysé cette curiosité, les astronomes ont conclu que l'astéroïde 3200 Phaethon pouvait être une comète morte et qu'il était responsable de la pluie d'étoiles Gémeaux qui se produit chaque année en décembre. Il commença alors à briser la théorie de Whipple, qui plaçait des comètes et des astéroïdes dans différentes boîtes. Et il continua à craquer.

Des années plus tôt, en 1977, Kowal découvrit Kiron entre les orbites de Jupiter et de Neptune. Il a été classé comme astéroïde et pendant dix ans, il n'a pas eu de problèmes. Mais en 1988, quand il approchait du Soleil, il a commencé à agir comme une comète plutôt que comme un astéroïde. Il devint très brillant, développa ensuite une atmosphère de poussière et, vers janvier 1990, des émissions de gaz ont été détectées. C'est-à-dire, bien que loin du Soleil il se comportait comme un astéroïde, près du Soleil il a acquis toutes les caractéristiques de la comète. Kiron a été le premier objet classé comme astéroïde et comète et est actuellement appelé comète 95P/Kiron ou astéroïde Kiron (2060).

La comète Shoenaker-Levy s'est cassée en deux douzaines de fragments lorsqu'elle a traversé Jupiter en 1992.

En plus des chirons, deux autres objets comme les astéroïdes et les comètes ont été classés à la fois. 107 P/Wilson-Harrington = (4015) Wilson-Harrington et 140P/Elst-Pizarro = (7968) Elst-Pizarro. Le premier a été détecté comme astéroïde en 1979, mais comme comète 30 ans plus tôt; le second, bien qu'il semble être l'un des astéroïdes situés entre Mars et Jupiter, en 1996 il a développé une queue comme celle des comètes.

Comportements croisés

L'orbite et la composition sont les deux caractéristiques fondamentales de la distinction entre les astéroïdes et les comètes. Mais ils ne servent plus. On croit que la plupart des astéroïdes du système solaire sont originaires entre Mars et Jupiter et qu'ils orbitent le Soleil sur le même plan et la même direction que les planètes. La plupart des comètes proviennent du nuage Oort, au-delà des limites du système solaire. En 1950, Jan Oort suggère que les comètes à orbite longue période passent la plupart du temps dans le nuage sphérique d'Oort.

Par la suite, les travaux de Gerad Kuiper ont montré que les cerfs-volants de longue période ont été formés dans une région au-delà du Neptune (la ceinture de Kuiper), à partir des résidus extérieurs du système solaire, et qui ont ensuite été jetés, par la gravité des grandes planètes, hors du système solaire totalement ou dans le nuage d'Oort.

On croit qu'il y a des milliards de comètes dans le nuage d'Oort et qu'elles sont parfois lancées dans le système solaire par la gravité des grandes étoiles et planètes qui y passent.

Puis ils se déplacent en faisant des orbites très excentriques. Mais tous les objets qui sont dans le nuage Oort ne sont pas des cerfs-volants. On dit que 3% peuvent être des astéroïdes, lancés par la gravité de Jupiter jusqu'à là, qui font aussi des orbites très excentriques. D'autre part, les comètes avec des orbites de courte période sont tombées sous l'influence de la gravité de Jupiter formant des orbites qui semblent être celles des astéroïdes. Par conséquent, du point de vue exclusif de l'orbite, il n'est pas possible de distinguer exactement ce qu'est la comète de l'astéroïde.

Tronçon d'astéroïde détaché au sol.

Quant à la composition il y a plus d'un doute. Surtout depuis qu'il est possible de calculer les densités de comètes et astéroïdes. En fait, si les comètes sont principalement de la glace, la densité du noyau devrait être d'environ 1g/cm3, près de la densité standard de l'eau. Cependant, certaines comètes ont des noyaux de très faible densité, comme si, au lieu d'être un noyau compact, ils étaient formés par des fragments que la gravité maintient intimement liés. La comète Shoenaker-Levy, par exemple, s'est cassée en deux douzaines de fragments quand en 1992 elle a traversé le côté de Jupiter, ce n'était qu'une comète compacte. En fait, la force que Jupiter pouvait exercer était trop faible pour diviser un noyau compact de terreur.

Les comètes de parties faiblement liées les unes aux autres sont décrites par le modèle de “pic de déchets”. Un sommet de déchets a à peine une tension interne, il est très poreux et sa densité dans le noyau est très faible, comme les comètes mentionnés. On croit que ces comètes sont dues à des collisions extérieures du système solaire et que de nombreux astéroïdes circulant près de la Terre pourraient faire partie de comètes de basse densité antiques.

Comme tous les cerfs-volants ne sont pas égaux, ni les astéroïdes. Ils sont divisés en trois groupes. Ceux de la classe C sont les moins lumineux et sont composés de silicates hydratés, de carbone et de composés organiques. Celles de type S reflètent plus de lumière et peuvent contenir des pyroxènes (magnésium, fer et silicates de calcium), olivin (silicate de magnésium et de fer) et métaux de nickel. Les M sont plus rares et se composent de silicates de nickel, de magnésium et de fer.

Pour la recherche sur les astéroïdes sont utilisés modèles. L'image représente le relief de l'astéride Veste en couleurs.

La plupart des astéroïdes de type C sont situés à l'extérieur de la ceinture d'astéroïdes et de type S à l'intérieur. Les C sont soi-disant les plus primitifs. Ils ne présentent pas de distribution chimique, c'est-à-dire que les composants ne sont pas distribués en couches comme sur Terre. Par conséquent, il est considéré qu'ils n'ont jamais été chauffés, comme cela s'est produit sur Terre et dans les astéroïdes de type S, les minéraux seraient divisés en couches.

Les astéroïdes peuvent avoir une large gamme de densités. En général, celles de type C sont plus légères que celles de type S, mais on a observé que les « pics de déchets » comme les comètes peuvent être poreux ou avoir un noyau solide. En outre, les chercheurs ont découvert qu'un morceau d'astéroïde tombé au Texas en 1998 avait des cristaux de sel aussi anciens que le système solaire. S'il n'y a aucune indication de la collision du cristal avec une comète salée pendant la jeunesse de l'astéroïde, on peut dire que l'astéroïde a jamais eu d'eau dans sa structure. Ainsi, en plus des comètes, il peut également y avoir de l'eau dans les astéroïdes.

À la vue de tout cela, il est clair que les comètes et astéroïdes ont plus de similitudes qu'ils ne l'attendaient et ne peuvent pas être classés dans deux boîtes différentes et indépendantes: ils font partie d'une famille plus âgée, de la famille des petits corps du système solaire.

Démonstrations du passé

Représentation de la sonde Rossetta que l'Agence spatiale européenne enverra en 2003.

Ces petits corps peuvent avoir la clef du passé du système solaire. En fait, ils sont censés être formés avec le système solaire, car ils ont été créés il ya 4.600 millions d'années et le système solaire, et ils ont joué un rôle important dans la formation des planètes, sont d'un grand intérêt. La recherche d'astéroïdes et de comètes permet de connaître plus clairement les processus de formation de la Terre et du système solaire.

Mais votre recherche n'est pas facile. Dans le cas des astéroïdes, en raison de leur caractère rocheux et de leur capacité à traverser l'atmosphère terrestre, beaucoup d'entre eux ont pu être analysés en laboratoire. Les cerfs-volants, étant de glace, forment des étoiles de pluie spectaculaires mais laissent à peine des preuves sur Terre. Cependant, depuis les années 80, les agences spatiales mondiales ont lancé une série de missions pour étudier de plus près les astéroïdes et comètes.

La sonde NEAR récemment posée sur l'astéroïde Eros était dans la bouche de tous. Dans deux ans, l'Agence spatiale européenne (ESA) enverra la sonde Rossetta vers Jupiter pour réaliser la radiographie de la comète 46P/Wirtanen. Il voyagera de 9 ans pour y arriver, puis tournera pendant deux ans autour de la comète.