Pendant des décennies, les scientifiques croyaient que Vesta, l'un des plus grands objets de la ceinture d'astéroïdes de notre système solaire, n'était pas seulement un astéroïde et a finalement conclu qu'il ressemblait plus à une planète avec une croûte, un manteau et un noyau. Maintenant, la Michigan State University a contribué à la recherche qui retourne cette notion sur sa tête.
Une équipe dirigée par le NASA Jet Propulsion Lab, ou JPL, est l'auteur d'un article publié dans Astronomie naturellecela révèle que Vesta n'a pas de noyau. Ces résultats ont surpris les chercheurs qui, jusqu'à ce moment-là, supposaient que Vesta était un protoplanet qui n'a jamais atteint une planète complète.
« L'absence de noyau a été très surprenante », a déclaré Seth Jacobson, professeur adjoint de MSU Earth and Environmental Sciences,, co-auteur du journal. « C'est une façon vraiment différente de penser à Vesta. »
Quelle est la véritable identité de Vesta? L'équipe de recherche a deux hypothèses qui nécessitent une exploration plus approfondie.
La première possibilité est que Vesta a subi une différenciation incomplète, ce qui signifie qu'elle a commencé le processus de fusion nécessaire pour donner aux couches distinctes des astéroïdes, comme un noyau, un manteau et une croûte, mais jamais fini. Le second est une théorie que Jacobson a lancé lors d'une conférence d'astronomie il y a des années – Vesta est un morceau cassé d'une planète croissante dans notre système solaire.
Lors de la conférence, Jacobson voulait que d'autres chercheurs considèrent la possibilité que certaines météorites puissent être des débris des collisions qui ont eu lieu à l'époque de la formation de la planète. Il a inclus Vesta dans sa suggestion mais ne l'avait pas considéré comme une réelle possibilité.
« Cette idée est passée d'une suggestion quelque peu idiote à une hypothèse que nous prenons maintenant au sérieux en raison de cette réanalyse des données de la mission de la NASA Dawn », a déclaré Jacobson.
Plus qu'un astéroïde
La plupart des astéroïdes sont faits d'anciens gravier sédimentaires cosmiques. En revanche, la surface de Vesta est recouverte de roches volcaniques en basalte. Ces roches ont indiqué aux scientifiques que Vesta a traversé un processus de fusion appelé différenciation planétaire, où le métal se jette au centre et forme un noyau.
La NASA a lancé le vaisseau spatial Dawn en 2007 pour étudier Vesta et Ceres, les deux plus grands objets de la ceinture d'astéroïdes. L'objectif était de mieux comprendre comment les planètes se sont formées.
Dawn a passé des mois de 2011 à 2012 en orbiteuse Vesta, mesurant son champ de gravité et prenant des photos de points de repère pour créer une carte détaillée de sa surface. Après avoir effectué les mêmes tâches à Ceres, la mission s'est terminée en 2018 et les scientifiques ont publié des résultats des données.
Jacobson a déclaré que plus les chercheurs utilisaient les données, mieux ils s'étaient traités. Ils ont trouvé des moyens de prendre des mesures plus précises qui peindraient une image plus précise du maquillage de Vesta. C'est pourquoi Ryan Park, un chercheur principal de JPL et ingénieur principal, a décidé de retraiter les mesures de Vesta.
« Pendant des années, les données de gravité conflictuelles des observations de Dawn de Vesta ont créé des puzzles », a déclaré Park. « Après près d'une décennie de raffinage de nos techniques d'étalonnage et de traitement, nous avons obtenu un alignement remarquable entre les données radiométriques du réseau de profondeur de Dawn et les données d'imagerie embarquées.
« Nous avons été ravis de confirmer la force des données pour révéler l'intérieur profond de Vesta. Nos résultats montrent que l'histoire de Vesta est beaucoup plus complexe qu'on ne le croyait auparavant, façonnée par des processus uniques tels que la différenciation planétaire interrompue et les collisions à un stade avancé. »
Les scientifiques planétaires peuvent estimer la taille du noyau d'un corps céleste en mesurant ce qu'on appelle le moment d'inertie. Ce concept physique décrit à quel point il est difficile de changer la rotation d'un objet autour d'un axe. Jacobson a comparé ce concept à un patineur artistique tournant sur de la glace. Ils changent leur vitesse en tirant leurs bras pour tourner plus rapidement et en les déplaçant vers l'extérieur pour ralentir. Leur moment d'inertie est modifié par la position changeante de leurs bras.
Les corps célestes avec un cœur dense se déplacent différemment de celui sans noyau du tout. Armé de ces connaissances, l'équipe de recherche a mesuré le champ de rotation et de gravité de Vesta. Les résultats ont montré que Vesta ne se comportait pas comme un objet avec un noyau, ce qui remet des idées antérieures sur la façon dont elle s'est formée.
Les astronomes ont également étudié Vesta pour des indices sur la façon dont les premières planètes ont grandi et à quoi la terre aurait pu ressembler à ses balbutiements.
Deux hypothèses
Aucune des hypothèses n'a été suffisamment explorée pour exclure soit, mais les deux ont des problèmes qui nécessitent plus de recherches pour expliquer. Bien que une différenciation incomplète soit possible, elle ne s'aligne pas avec les météorites que les chercheurs ont collecté au fil du temps.
« Nous sommes vraiment convaincus que ces météorites venaient de Vesta », a déclaré Jacobson. « Et ceux-ci ne montrent pas de preuves évidentes de différenciation incomplète. »
L'explication alternative est basée sur l'idée que lorsque les planètes terrestres se sont formées, de grandes collisions se sont produites, augmentant principalement les planètes mais générant également des débris d'impact. Les matériaux éjectés de ces collisions comprendraient des roches résultant de la fusion et, comme Vesta, ils n'auraient pas de noyau.
Le laboratoire de Jacobson explorait déjà les conséquences des impacts géants à l'époque de la formation de la planète. Il travaille avec l'un de ses étudiants diplômés, Emily Elizondo, sur l'idée que certains astéroïdes de la ceinture d'astéroïdes sont éjectés des planètes en croissance.
Cette idée est encore loin d'être prouvée. D'autres modèles doivent être créés et affinés pour prouver que Vesta est un ancien morceau d'une planète formant. Les scientifiques peuvent ajuster la façon dont ils étudient les météorites Vesta pour plonger plus profondément dans l'une ou l'autre hypothèse, a déclaré Jacobson. Ils pourraient également faire d'autres études avec les nouvelles approches des données de la mission de Dawn.
Cet article n'est que le début d'une nouvelle direction d'étude, a déclaré Jacobson. Cela pourrait changer à jamais la façon dont les scientifiques regardent les mondes différenciés.
« La collection Vesta Meteorite n'est plus un échantillon d'un corps dans l'espace qui n'a pas réussi à en faire une planète », a déclaré Jacobson. « Celles-ci pourraient être des morceaux d'une ancienne planète avant de passer à l'achèvement. Nous ne savons tout simplement pas quelle planète qui est encore. »
