Lorsque les équipes du Johnson Space Center de la NASA avaient enfin réussi à ouvrir la capsule d’OSIRIS-REx et les 120 g de poussière qu’elle contenait, elles ont pu analyser pour la première fois la composition minéralogique exacte de Bennu, un astéroïde géocroiseur découvert en 1999. Un peu plus d’un an plus tard, les résultats tombèrent : il était gorgé de composés organiques (acides aminés, nucléobases constitutives de l’ARN et de l’ADN et ammoniac), des molécules qui figurent parmi les composants fondamentaux du vivant sur Terre et dont la présence conforte l’idée que des astéroïdes comme Bennu ont pu ensemencer notre planète, bien avant que la vie fasse son apparition.
L’autre objectif de la mission OSIRIS-REx était de savoir d’où il provenait exactement et où il s’était formé dans le Système solaire, une question capitale, puisque, compte tenu de son âge très ancien, il est l’un des rares témoins de sa naissance. Une question à laquelle s’est attelée une équipe de l’ETH Zurich, dirigée par la géochimiste Maria Schönbächler. Les résultats de leurs travaux ont été publiés le 23 septembre dans la revue Science Advances, indiquant que Bennu est né dans une région très différente de celle prévue dans les simulations numériques des années 2010.
Bennu : le vestige de la matière première à l’origine des planètes rocheuses
Les chercheurs ont analysé les isotopes du fer, du titane et du chrome contenus dans un demi-gramme de matière prélevé sur l’échantillon rapporté par OSIRIS-REx. Les isotopes sont des atomes d’un même élément chimique qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons, ce qui leur confère une masse légèrement différente et constitue une empreinte chimique unique permettant de remonter à leur origine, et donc, en l’occurrence à celle de Bennu.
D’après eux, sa composition isotopique identique à celle de l’astéroïde Ryugu, découvert également en 1999, dont des échantillons avaient été rapportés par la sonde japonaise Hayabusa 2 en 2020, et avec les chondrites CI, une classe extrêmement rare de météorites, constituées de roches carbonées primitives que l’on ne retrouve quasiment jamais sur Terre. Ces trois corps célestes se sont donc formés dans la même région du Système solaire : on peut les considérer comme des rescapés, car sur les milliers d’astéroïdes, de météorites et de planètes que nous avons analysés, aucun ne leur ressemble chimiquement.
Jusqu’à la parution de cette nouvelle étude, la communauté scientifique avait pour seule hypothèse que Bennu était né dans les régions les plus éloignées du Système solaire, là où se forment les comètes (au-delà de 30 UA du Soleil, soit plus de 4,5 milliards de kilomètres). Selon les nouvelles données des travaux de l’ETH Zurich, il proviendrait d’une région plus proche : aux abords de ce qu’on appelle, en planétologie, la ligne de glace.
C’est la distance au Soleil, estimée entre 2,7 et 5 UA (400 à 750 millions de kilomètres, dans les parages de l’orbite de Jupiter), au-delà de laquelle le disque de gaz et de poussière qui entourait le jeune Soleil était assez froid pour que l’eau gèle. Il y a 4,5 milliards d’années, les poussières rocheuses du Système solaire interne et les particules glacées en provenance de l’extérieur y affluaient et s’y mélangeaient, produisant le mélange de matériaux que l’on retrouve aujourd’hui dans la composition chimique de Bennu.
Jupiter : un filtre géant
La grande Jupiter, formée moins d’un million d’années après le Soleil, est au centre de l’hypothèse proposée par l’équipe de Schönbächler. Elle la compare à un « pilier de pont » planté au milieu du disque de matière primordial qui entourait notre étoile au tout début de sa formation, il y a 4,5 milliards d’années, et à partir duquel toutes les planètes, astéroïdes et comètes de notre Système solaire se sont assemblés.
La gravité de la géante gazeuse était déjà suffisamment forte pour capturer les débris rocheux les plus volumineux, les empêchant de franchir son orbite. Les poussières les plus fines, en revanche, n’avaient pas la masse nécessaire pour être piégées par son attraction : elles dérivaient avec le gaz du disque, contournaient l’orbite de Jupiter et venaient se mêler, de l’autre côté, aux particules glacées des régions extérieures.
Aux abords de la ligne de glace, les matériaux chauds et rocheux de l’intérieur du Système solaire et ceux, glacés, de l’extérieur fusionnaient en un mélange homogène de particules très fines. C’est à partir de ce mélange que Bennu s’est constitué, un matériau dont les isotopes portent aujourd’hui les traces de ces deux régions à la fois. C’est pourquoi Schönbächler le compare à « un hybride » qui « offre sans doute notre meilleur aperçu du mélange originel d’éléments chimiques à partir duquel les planètes telluriques [NDLR : La Terre, Mars, Mercure, Vénus] ont fini par se construire. » Pour le moment, il s’agit de l’hypothèse la plus solide concernant les origines de Bennu, puisqu’elle est étayée par des données irréfutables (les analyses isotopiques), bien qu’on ne puisse pas encore la considérer comme totalement acquise. Schönbächler admet elle-même qu’il faudra déterminer « si d’autres astéroïdes possèdent la même composition isotopique que Bennu et Ryugu » afin de consolider ce modèle qui, pour l’instant, repose sur un nombre restreint d’objets analysés, et prouver que Jupiter a bien joué le rôle de « filtre gravitationnel » que l’étude lui attribue.
- L’analyse des échantillons de l’astéroïde Bennu révèle qu’il est un vestige primitif du Système solaire, né près de la ligne de glace, et non dans les confins glacés comme précédemment pensé.
- Sa composition isotopique identique à celle de l’astéroïde Ryugu et des chondrites CI suggère qu’ils se sont formés dans la même région, offrant un aperçu des matériaux à l’origine des planètes rocheuses.
- L’étude propose que Jupiter a agi comme un filtre gravitationnel, empêchant les débris rocheux de l’intérieur du Système solaire de se mélanger aux particules glacées extérieures.
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