Le vaisseau spatial Hera de l'Agence spatiale européenne est sur le point de démarrer une double mission vers un double astéroïde.
Le 4 novembre, après plus de deux ans de voyage dans l'espace, le vaisseau spatial est finalement arrivé à moins de 30 kilomètres des roches spatiales nommées Didymos et Dimorphos. C’est la première fois que des scientifiques explorent deux astéroïdes naviguant ensemble dans le système solaire. À ce jour, les vaisseaux spatiaux se sont arrêtés pour étudier seulement sept autres astéroïdes, chacun d’entre eux étant un point solitaire dans l’espace.
Hera passera les prochaines semaines à approcher Didymos et Dimorphos et lâchera deux petits vaisseaux spatiaux compagnons en janvier pour les observer encore plus attentivement.
Didymos, une masse de rochers environ deux fois plus large que la hauteur de l'Empire State Building, et sa petite lune Dimorphos ont connu des moments difficiles ces derniers temps. En 2022, la NASA a projeté son vaisseau spatial Double Asteroid Redirection Test (DART) sur Dimorphos, envoyant un panache de débris dans l’espace et raccourcissant son orbite autour de Didymos de plus d’une demi-heure.
Le réalignement cosmique n’était pas une simple plaisanterie. Un tel impact est l’un des rares moyens par lesquels les scientifiques peuvent pratiquer la défense planétaire, domaine dédié à la recherche d’astéroïdes dangereux et au développement de moyens de les gérer, de peur que les humains ne suivent le chemin des dinosaures. DART et Hera forment un duo soigneusement coordonné, la priorité absolue d'Hera étant d'enquêter sur les conséquences du crash de DART et d'éclairer les futurs efforts de défense planétaire.
Ce processus produira également un trésor d’observations que les scientifiques sur les astéroïdes sont déterminés à exploiter.
« La défense planétaire et la science sont en quelque sorte les deux faces d'une même médaille », explique la planétologue Jessica Sunshine de l'Université du Maryland, qui faisait partie de l'équipe DART mais n'est pas impliquée dans la mission Hera. Du côté scientifique, dit-elle, « nous essayons de comprendre non pas tant comment avons-nous cassé la chose, mais comment a-t-elle été assemblée en premier lieu ».
DART a délibérément ciblé un système binaire au lieu d'un astéroïde solo pour faciliter la mesure du changement d'orbite qu'il a accompli : toute différence serait beaucoup plus évidente par rapport à l'orbite de base de 12 heures de Dimorphos autour de Didymos que par rapport à l'orbite de plusieurs mois ou années d'un astéroïde tournant autour du soleil. (Malgré la difficulté, les scientifiques ont pu calculer que DART a raccourci d'une fraction de seconde l'orbite de plus de deux ans du système Didymos autour du soleil.)
Les observations d'Héra fourniront un aperçu crucial des astéroïdes binaires en général, qui, selon les astronomes, représentent environ 15 % de tous les astéroïdes. Les scientifiques s’attendent à ce que la plupart des astéroïdes binaires du système solaire interne, y compris le système Didymos, aient probablement formé leurs lunes à partir de débris qui se sont détachés du plus gros objet puis se sont regroupés en orbite.
Didymos tourne si vite que sa gravité n'est peut-être pas assez forte pour maintenir toute sa roche ensemble. Au fur et à mesure que l'astéroïde tourne, il pourrait envoyer des rochers dans l'espace, où ils pourraient finir par atterrir sur Dimorphos, poursuivant ainsi ce transfert de matière aujourd'hui. Les scientifiques examineront les images d'Hera à la recherche de signes de roches se déplaçant sur la surface de chaque objet, ainsi qu'entre les deux objets.
Les scientifiques pensent que Dimorphos est un tas de décombres composé de rochers et de débris rocheux. Sa structure est similaire à celle d'autres cibles récentes de vaisseaux spatiaux Ryugu et Bennu, bien que celles-ci soient toutes deux nettement plus grandes. Le paysage parsemé de rochers que DART a vu alors qu'il se dirigeait vers Dimorphos s'aligne sur cette théorie, mais la profondeur de la structure en décombres est un mystère. « Nous n'avons jamais vu l'intérieur d'un astéroïde auparavant », déclare la planétologue Angela Stickle du laboratoire de physique appliquée de l'université Johns Hopkins.
Juventas, les cubes compagnons d'Héra, de la taille d'une boîte à pain, vont changer cela. Il transporte un instrument radar unique en son genre pour étudier la structure interne de Dimorphos.
Juventas tentera également d'atterrir sur Dimorphos, permettant aux scientifiques d'interagir directement avec la surface. Il s'agit d'une entreprise particulièrement alléchante compte tenu de l'une des plus grandes surprises de la mission OSIRIS-REx de la NASA. Lorsque ce vaisseau spatial a saisi un échantillon de Bennu, celui-ci s'est accidentellement enfoncé d'environ un demi-mètre dans les décombres lorsque l'astéroïde a cédé de manière inattendue en dessous, même si la surface semblait parfaitement solide.
« Même si nous avions des images étonnantes, la réaction n'a pas été celle à laquelle nous nous attendions », déclare le planétologue Patrick Michel du Centre national de la recherche scientifique (CNRS) à propos de cette expérience. « Il y a encore une sorte de décalage entre ce que nous voyons et ce que nous ressentons. » Il espère que l'atterrissage de la Juventas aidera les scientifiques à mieux relier l'apparence et la réalité sur ce front.
Bien que les scientifiques devront identifier les façons dont DART a rendu Didymos et Dimorphos différents des autres astéroïdes binaires, les observations avec Hera offriront de nouvelles voies pour étudier des questions plus générales dans la science des astéroïdes.
Par exemple, les scientifiques savent qu'avant l'impact de DART, Dimorphos montrait toujours le même visage à Didymos, tout comme notre Lune à la Terre. La collision a probablement changé cela, faisant chuter Dimorphos – mais il n’y a aucun moyen de savoir dans quel état il se trouve actuellement car les scientifiques n’ont jamais vu ce processus de réinitialisation se dérouler. « À terme, le système pourrait se stabiliser, mais nous ne savons pas combien de temps cela prendra », explique la planétologue Eva Lilly du Planetary Science Institute, qui n'est impliquée dans aucune des deux missions.
De même, les scientifiques savent que la pluie de particules chargées sur la surface d’un astéroïde assombrit une fine couche de roche à la surface, mais sans la compréhension détaillée qu’ils souhaiteraient. À Dimorphos, ils pourront observer de la roche fraîche découverte par un événement connu, offrant potentiellement un aperçu plus clair du processus universel.
Scène d'accident cosmique ou pas, les scientifiques sur les astéroïdes ne manqueront jamais de vues rapprochées de deux roches spatiales différentes.
