Des recherches récentes indiquent que les objets de la ceinture de Kuiper, comme Arrokoth, préservent les anciennes glaces de leur formation, remettant en question les théories existantes et suggérant un modèle de « bombe de glace dormante » pour le comportement cométaire. Cette image a été prise par la sonde spatiale New Horizons de la NASA le 1er janvier 2019 lors d'un survol de l'objet 2014 MU69 de la ceinture de Kuiper. Crédit : NASA/Laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins/Institut de recherche du Sud-Ouest
Une étude récente explorant le développement des comètes suggère que les objets dans l'espace lointain, comme le Ceinture de Kuiper L'objet 486958 Arrokoth pourrait agir comme des capsules temporelles, préservant les glaces anciennes d'il y a des milliards d'années.
Une nouvelle étude bouleverse ce que les scientifiques pensaient savoir sur les objets lointains situés aux confins du système solaire, à commencer par un objet appelé le bonhomme de neige spatial.
Des chercheurs de l'Université Brown et de l'Institut SETI ont découvert que l'objet à double lobe, officiellement nommé Kuiper Belt Object 486958 Arrokoth et qui ressemble à un bonhomme de neige, pourrait contenir d'anciennes glaces stockées en profondeur depuis la première formation de l'objet il y a des milliards d'années. Mais ce n'est que le début de leurs découvertes.
En utilisant un nouveau modèle qu'ils ont développé pour étudier l'évolution des comètes, les chercheurs suggèrent que cet exploit de persévérance n'est pas propre à Arrokoth mais que de nombreux objets de la ceinture de Kuiper – qui se trouve dans les régions les plus éloignées du système solaire et remonte au début formation du système solaire il y a environ 4,6 milliards d’années – pourrait également contenir les anciennes glaces avec lesquelles elles se sont formées.
« Nous avons montré ici dans notre travail, avec un modèle mathématique plutôt simple, qu'il est possible de maintenir ces glaces primitives enfermées profondément à l'intérieur de ces objets pendant très longtemps », a déclaré Sam Birch, planétologue à Brown et l'un des les co-auteurs du journal. « La plupart des membres de notre communauté pensaient que ces glaces auraient dû être perdues depuis longtemps, mais nous pensons que ce n'est peut-être plus le cas. »
Birch décrit le travail dans la revue Icare avec le co-auteur Orkan Umurhan, chercheur scientifique principal à l'Institut SETI.
Réévaluation des modèles évolutifs thermiques
Jusqu’à présent, les scientifiques avaient du mal à comprendre ce qui arrivait aux glaces de ces roches spatiales au fil du temps. L’étude remet en question les modèles d’évolution thermique largement utilisés qui n’ont pas réussi à prendre en compte la longévité des glaces aussi sensibles à la température que le monoxyde de carbone. Le modèle créé par les chercheurs pour l’étude explique ce changement et suggère que les glaces hautement volatiles de ces objets restent beaucoup plus longtemps qu’on ne le pensait auparavant.
« Nous disons essentiellement qu'Arrokoth est si froid que pour que plus de glace se sublime – ou passe directement de solide à gaz, en sautant la phase liquide à l'intérieur – que le gaz dans lequel elle se sublime doit d'abord voyager vers l'extérieur à travers son poreux, intérieur semblable à une éponge », a déclaré Birch. « Le truc, c'est que pour déplacer le gaz, il faut aussi sublimer la glace, donc ce que vous obtenez est un effet domino : il fait plus froid à Arrokoth, moins de glace se sublime, moins de gaz se déplace, il fait encore plus froid, et ainsi de suite. Finalement, tout s'arrête et vous vous retrouvez avec un objet rempli de gaz qui s'écoule lentement.
Les travaux suggèrent que les objets de la ceinture de Kuiper peuvent agir comme des « bombes de glace » dormantes, préservant les gaz volatils à l’intérieur de leur intérieur pendant des milliards d’années jusqu’à ce que les déplacements orbitaux les rapprochent du soleil et que la chaleur les rende instables. Cette nouvelle idée pourrait aider à expliquer pourquoi ces objets glacés de la ceinture de Kuiper entrent en éruption si violemment lorsqu’ils se rapprochent pour la première fois du soleil. Tout d’un coup, le gaz froid qu’ils contiennent se met rapidement sous pression et ces objets évoluent en comètes.
« L'essentiel est que nous avons corrigé une erreur profonde dans le modèle physique que les gens supposaient depuis des décennies pour ces objets très froids et anciens », a déclaré Umurhan, co-auteur de l'article de Birch. « Cette étude pourrait être le premier élément d'une réévaluation de la théorie de l'évolution et de l'activité intérieures des comètes. »
Dans l’ensemble, l’étude remet en question les prédictions existantes et ouvre de nouvelles voies pour comprendre la nature des comètes et leurs origines. Birch et Umurhan sont co-enquêteurs dans NASAde la mission Comet Astrobiology Exploration Sample Return (CAESAR) visant à acquérir au moins 80 grammes de matériau de surface de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko et à le ramener sur Terre pour analyse.
Les résultats de cette étude pourraient aider à orienter les stratégies d’exploration et d’échantillonnage de CAESAR, contribuant ainsi à approfondir notre compréhension de l’évolution et de l’activité cométaires.
« Il se pourrait bien qu’il y ait d’énormes réservoirs de ces matériaux primitifs enfermés dans de petits corps partout dans le système solaire externe – des matériaux qui n’attendent que d’entrer en éruption pour que nous les observions ou qu’ils restent au congélateur jusqu’à ce que nous puissions les récupérer et les ramener chez nous. Terre », a déclaré Birch.
L'étude a été financée par la Fondation Heising-Simons.
