D'où vient l'étrange « quasi-lune » de la Terre ? Des scientifiques localisent le célèbre cratère lunaire

Titre : D'où vient le bizarre "quasi-lune" de la Terre ? Les scientifiques ciblent le célèbre cratère lunaire

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Des astronomes soupçonnent un objet rocheux près de la Terre, aux caractéristiques inhabituelles, de ne pas être un évadé typique de la ceinture d'astéroïdes du Système solaire, mais plutôt un fragment de la Lune projeté dans l'espace il y a des éons par un impact spectaculaire. Désormais, une équipe de recherche a modélisé le type d'impact lunaire qui aurait pu éjecter une telle bouchée de Lune et la déposer sur une orbite stable et proche. Surprenamment, un seul candidat fort s'est dégagé : l'impact d'astéroïde à l'origine du célèbre cratère Giordano Bruno, le plus jeune grand cratère de la Lune, selon l'équipe qui publie ses travaux aujourd'hui dans Nature Astronomy.

"Les techniques de modélisation des auteurs sont solides et bien établies", déclare le géophysicien Ronald Ballouz de l'Université Johns Hopkins. "Ils sont en mesure de montrer que les éjectas d'un cratère de la taille du Giordano Bruno... pourraient survivre pendant une durée suffisamment longue dans une zone co-orbitale autour de la Terre."

L'étrange astéroïde, connu sous la référence 469219 Kamo'oalewa, a été découvert en 2016 par Pan-STARRS, un système de télescope à Hawaii conçu pour identifier les rochers spatiaux potentiellement menaçants. Kamo'oalewa mesure entre 40 et 100 mètres de diamètre et tourne particulièrement vite - une fois toutes les 28 minutes. Il suit une orbite elliptique autour du Soleil qui évolue en phase avec la Terre, donnant l'impression que l'astéroïde orbite la Terre, même s'il se trouve en dehors de la sphère d'influence gravitationnelle de la planète. L'orbite curieuse et la petite taille de l'astéroïde l'ont désigné comme la première cible de la mission chinoise de retour d'échantillon Tianwen-2, prévue pour 2025.

L'intérêt pour l'astéroïde s'est accru en 2021, lorsque des études du Large Binocular Telescope Observatory en Arizona ont d'abord suggéré que sa composition ressemble davantage à un échantillon de roche lunaire qu'à un astéroïde typique. Le spectre de la lumière réfléchie par Kamo'oalewa a révélé des silicates plus typiques d'un échantillon lunaire. "La possibilité d'une origine lunaire ajoute une intrigue inattendue à la mission [Tianwen-2] et présente des défis techniques supplémentaires pour le retour d'échantillon", déclare le planétologue Bin Cheng de l'Université Tsinghua.

Cheng et un groupe d'autres collègues internationaux se sont employés à calculer ce qui aurait pu produire un quasi-satellite aussi particulier. Tout d'abord, ils ont modélisé ce qui aurait pu éjecter une masse de cette taille à la vitesse d'échappement de la Lune. L'effort a impliqué "l'exploration d'espaces de paramètres vastes et la simulation de millions de particules pendant de longues périodes, souvent nécessitant des semaines de calcul sur des superordinateurs", déclare Cheng. Les chercheurs ont calculé qu'il faudrait éjecter un fragment d'au moins 36 mètres de diamètre pour requérir un projectile entre 0,8 et 1,4 kilomètre de large, une collision qui laisserait derrière elle un cratère de 10 à 20 kilomètres de large.

Des dizaines de milliers de cratères de plus de 10 kilomètres jalonnent la Lune, mais les chercheurs ont également estimé que l'impact devait être relativement récent et le cratère particulièrement jeune. Les astéroïdes dans l'espace proche de la Terre ne durent généralement pas très longtemps avant de s'écraser, d'être avalés ou d'être éjectés du Système solaire. L'espérance de vie moyenne est de 10 millions d'années. De telles considérations ont réduit le nombre de candidats à quelques douzaines. L'équipe a ensuite affiné sa sélection en se concentrant sur Giordano Bruno, 22 kilomètres de large, formé par l'impact d'un astéroïde de 1,7 kilomètre de large, et de loin le plus jeune cratère de la liste.

S'étendant juste au-delà du limbe de la Lune sur son côté éloigné, Giordano Bruno doit être jeune car des "rayons" clairs et longs, signatures de débris de blast, rayonnent encore à partir de lui, ce débris étant recouvert relativement rapidement par des impacts plus petits. Les estimations de son âge varient entre 1 million et 10 millions d'années. En 1976, la mission russe Luna 24 - un atterrisseur robotique - a ramené des échantillons sur Terre considérés comme contenant des débris de la formation de Giordano Bruno. L'équipe de Cheng a noté des similitudes spectrales entre les échantillons Luna 24 et Kamo'oalewa. Les observations des côtés et des bords du cratère montrent également qu'il est constitué de pyroxène, un minéral également détecté sur Kamo'oalewa.

Enfin, l'équipe a estimé que la collision catastrophique a pu projeter jusqu'à 400 fragments de la taille de Kamo'oalewa. En modélisant leurs trajectoires sur des millions d'années, l'équipe a calculé qu'une fraction minuscule d'entre eux survivrait sur des orbites proches de la Terre. Mais, si l'impact de Giordano Bruno remonte à environ 1 million d'années plutôt qu'à 10 millions, il pourrait y avoir jusqu'à trois objets de type Kamo'oalewa encore en orbite près de la Terre aujourd'hui.

Si les chercheurs ont raison, et que Tianwen-2 rapporte des échantillons de l'astéroïde sur Terre, ce serait la première fois que les scientifiques pourraient étudier un échantillon de débris lunaire, déclare Cheng. La matière qui compose Kamo'oalewa pourrait provenir de plusieurs kilomètres sous la surface, ce qui en ferait le seul échantillon relativement récent de matériau de l'intérieur de la Lune. Les échantillons de Tianwen-2 seraient inestimables pour la science des impacts, affirme la physicienne des impacts à haute vitesse Angela Stickle de Johns Hopkins. "Si un échantillon de débris lunaire peut être lié à un cratère en particulier, c'est très enthousiasmant."

Cheng espère que des missions futures, telles que le NEO Surveyor de la NASA, prévu pour être lancé en 2027, pourront découvrir une population plus importante de débris lunaires encore en orbite dans notre voisinage. "Nous pouvons apprendre beaucoup sur l'histoire des cratères de la Lune et sa contribution à l'environnement terrestre.", conclut-il.

doi : 10.1126/science.zlwm6d9

URL : <https://www.science.org/content/article/where-did-earth-s-oddball-quasi-moon-come-scientists-pinpoint-famed-lunar-crater>

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