Communiqué du Laboratoire d`Astrophysique de Marseille OAMP/LAM

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Philippe Lamy Directeur de recherche CNRS au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille Tel : + 33 4 91 05 59 32 / [email protected] Thierry Botti Responsable de la communication Observatoire Astronomique de Marseille Provence Marseille, France Tel: +33 4 95 04 41 06 [email protected] Communiqué du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille OAMP/LAM – CNRS – Université de Provence L’Astéroïde 21 Lutétia : un planétésimal vestige du Système solaire initial Le 10 juillet 2010, la sonde Rosetta de l'agence spatiale européenne (ESA) a survolé l'astéroïde 21 Lutetia. Lors du survol, les images spectaculaires obtenues par le système de caméras OSIRIS de Rosetta ont permis de révéler la richesse des processus géologiques de cet astéroïde et de déterminer sa densité, 3,4±0,3 g/cm3, une des plus fortes mesurées à ce jour pour un astéroïde. Ces observations laissent supposer que l'astéroïde 21 Lutétia est probablement un planétésimal primordial, vestige du Système solaire initial, qui ne s'est pas fragmenté depuis sa formation il y a environ 4 milliards d'années, contrairement à la très grande majorité (>95%) des autres astéroïdes. Parmi les membres de l’équipe scientifique, trois chercheurs du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM – CNRS/Université de Provence) sont particulièrement impliqués dans ce résultat exceptionnel, publié dans la revue Science. Les astéroïdes dans le Système solaire Les astéroïdes sont les restes des planétésimaux, ces embryons de planète qui se sont formés au cours des premières phases de leur accrétion. Ces petits corps retiennent donc une partie de la matière présente dans la nébuleuse primitive qui a par la suite donné naissance au Système solaire. La comparaison des propriétés physico-­‐chimiques des diverses populations d'astéroïdes nous renseigne sur les conditions qui ont prévalu lors des phases d'accrétion des grains interstellaires et de croissance des planétésimaux par interaction gravitationnelle et elle révèle une variation continue depuis les régions proches du Soleil jusqu’aux régions les plus éloignées. Elle permet donc de contraindre les modèles de formation et d'évolution du Système solaire. Le survol de l'astéroïde 21 Lutetia par la sonde Rosetta L'astéroïde 21 Lutetia appartient à la ceinture principale située entre Mars et Jupiter. Le 10 juillet 2010, la sonde spatiale Rosetta de l'Agence Spatiale Européenne (ESA) est passée à seulement 3 170 km de cet astéroïde. Au cours de ce survol, plusieurs centaines d'images ont été prises par l'instrument imageur OSIRIS (« Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System ») couvrant essentiellement l’hémisphère nord de 21 Lutétia. OSIRIS est composé de deux caméras, la première à haute résolution appelée NAC (« Narrow Angle Camera ») et la seconde à moyenne résolution appelée WAC (« Wide Angle Camera »). Les meilleures images de la NAC montrent des détails en surface de quelques dizaines de mètres (voir figure). Rappelons que la sonde Rosetta, qui avait déjà survolé l'astéroïde 2867 Steins en septembre 2008, a pour objectif final la comète 67P/Churyumov-­‐Gerasimenko, qu'elle atteindra en août 2014. Le Laboratoire d'Astrophysique de Marseille a réalisé en grande partie la caméra à haute résolution, la NAC. La contribution instrumentale française à la mission Rosetta est soutenue et financée par le Centre National d'Etudes Spatiales (CNES). Les images révèlent la richesse des processus géologiques Les images de l'astéroïde 21 Lutetia prises au cours du survol révèlent la richesse des processus géologiques qui façonnent sa surface (voir figure). « De nombreuses structures très variées sont identifiables et cohabitent : cratères, dépressions, failles, champs de débris, sillons, zones lisses, glissements de terrain », précise Olivier Groussin, astronome au LAM. Du fait des conditions très particulières régnant à la surface de ces objets, faible gravité, absence d'atmosphère, présence de régolithe, activité sismique due aux impacts, nous sommes loin de comprendre tous les processus physiques à l’œuvre lors de la formation et de l'évolution de ces structures. Leur présence atteste néanmoins de l'histoire complexe et mouvementée de 21 Lutetia depuis sa formation. Le comptage des cratères a permis d'estimer l'âge des régions les plus anciennes à 3,6±0,1 milliards d'années. Une densité parmi les plus élevées « Grâce aux images obtenues et en croisant plusieurs techniques d’analyse, nous avons modélisé la forme tridimensionnelle de 21 Lutetia et déterminé son volume », explique Laurent Jorda, astronome au LAM. En combinant cette valeur avec celle de la masse fournie par l'instrument radio RSI (« Radio Science Investigation ») de la sonde Rosetta, les scientifiques ont abouti à une densité de 3,4±0,3 g/cm3, une des plus fortes mesurées à ce jour pour un astéroïde. « Ce qui est exceptionnel, c’est que cette valeur est très supérieure à la densité de la grande majorité des astéroïdes non métalliques qui varie de 1,2 à 2,7 g/cm3 », ajoute Laurent Jorda. En effet, suivant le scénario actuel, la quasi-­‐totalité des astéroïdes « originaux » ont été détruits par collision et les astéroïdes non métalliques actuellement observés se sont formés par ré-­‐
accumulation des fragments de ces collisions. Ce processus conduit à la formation de corps nettement moins denses que les planétésimaux initiaux, ce qui explique la densité relativement faible des actuels astéroïdes. « Avec une densité bien supérieure, l'astéroïde 21 Lutetia n'est donc probablement pas un corps ré-­‐
accrété comme 95% des astéroïdes, mais plutôt un planétésimal initial qui a survécu intact depuis sa formation il y a environ 4 milliards d'années, » conclut Philippe Lamy, un des principaux auteurs de cette étude et directeur de recherche CNRS au LAM. Plus d’informations Cette recherche est publiée dans la revue Science du 28 octobre 2011 : « Images of Asteroid 21 Lutetia: A Remnant Planetesimal from the Early Solar System (Sierks et al. 2011, Science). » Les laboratoires français impliqués dans cette étude sont : Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (CNRS – Université de Provence) : P. Lamy, O. Groussin, L. Jorda, P. Vernazza LESIA, Observatoire de Paris (CNRS-­‐Université Pierre et Marie Curie -­‐ Université Paris Diderot) : M. A. Barucci, S. Fornasier, C. Leyrat LATMOS (CNRS -­‐ Université de Versailles Saint-­‐Quentin en Yvelines -­‐ Université Pierre et Marie Curie -­‐ Institut Pierre Simon Laplace) : J.-­‐L. Bertaux Images Figure : Surface de l'astéroïde 21 Lutetia, observé par la sonde spatiale Rosetta. (A) Image prise par la caméra haute-­‐résolution NAC de la surface, avec 3 zooms sur des régions particulières. Les plus petits détails mesurent environ 60 mètres. (B) Cratère central de 21 km de diamètre. Les flèches indiquent des éboulements en surface. (C) Transition entre une région jeune (lisse) et une région vieille (cratérisée). La frontière est indiquée par les flèches 'a'. Les flèches 'b' et 'c' indiquent des sillons en surface, probablement créés à la suite d'un gros impact. (D) Les flèches 'a', 'b', 'c', 'd' et 'e' indiquent d'autres sillons en surface, dont certains tel que 'e' se superposent au cratère, indiquant qu'ils se sont formés après ce dernier. Crédits: ESA ©2010 MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/RSSD/INTA/UPM/DASP/IDA