Astéroïde

L’astéroïde géocroiseur (433) Éros sur lequel s’est posée la sonde NEAR Shoemaker.
(243) Ida ainsi que sa lune Dactyle. Dactyle est la première lune astéroïdale à avoir été découverte.

Un astéroïdeÉcouter est une planète mineure (voir ci-contre le diagramme d'Euler des corps du système solaire) qui est composée de roches, de métaux et de glaces, et dont les dimensions varient de l'ordre du mètre (limite actuelle de détection) à plusieurs centaines de kilomètres.

  • Lorsque leur diamètre avoisine ou dépasse 1 000 km, ce qui est rarissime, leur forme peut être sphérique et ils peuvent prendre alors également le statut de planète naine. C'est le cas de Cérès. Dans le cas contraire, ils ont généralement une forme irrégulière et font partie de la classe des petits corps.
  • Les astéroïdes (appelés météoroïdes pour les plus petits) pénétrant dans l'atmosphère d'un autre corps créent des météores. Si une partie de l'astéroïde réussit à toucher la surface du corps impacté, elle forme alors une météorite et peut créer un cratère d'impact.

En 1801, le premier astéroïde est découvert et nommé Cérès ; il est le plus grand du système solaire. Depuis, plus de 580 000 astéroïdes du Système solaire ont été répertoriés (en 2015, date à laquelle une sonde spatiale a tourné pour la première fois autour de Cérès). Les premiers astéroïdes découverts ont une orbite située entre celles de Mars et de Jupiter, aussi cette zone est-elle appelée la ceinture principale d’astéroïdes. Une autre zone située au-delà de l’orbite de Neptune comporte une forte concentration d’astéroïdes : la ceinture de Kuiper.

La composition des astéroïdes de la ceinture de Kuiper est plus riche en glace et plus pauvre en métaux et en roches, ce qui les apparente à des noyaux cométaires[1]. Contrairement aux comètes les astéroïdes sont inactifs, cependant quelques-uns ont été observés avec une activité cométaire[2].

On suppose que les astéroïdes sont des restes du disque protoplanétaire qui ne se sont pas regroupés en planètes.

Certains astéroïdes croisant l’orbite de la Terre (appelés géocroiseurs) sont considérés comme potentiellement dangereux, à cause du risque de collision, et sont surveillés par des systèmes automatisés.

Premières découvertes

La planète naine (1) Cérès vue par la sonde spatiale Dawn.

Le premier astéroïde est découvert fortuitement par Giuseppe Piazzi, directeur de l’observatoire de Palerme. Le 1er janvier 1801, alors qu’il mène des observations dans la constellation du Taureau afin d’établir un catalogue stellaire, il repère un nouvel astre. Le lendemain, il constate avec surprise que celui-ci s’est déplacé vers l’ouest[3]. Il suit le déplacement de cet objet pendant plusieurs nuits. Son collègue, Carl Friedrich Gauss, utilise ces observations pour déterminer la distance exacte de cet objet inconnu à la Terre. Ses calculs situent l’astre entre les planètes Mars et Jupiter. Piazzi le nomme Cérès, du nom de la déesse romaine qui fait sortir la sève de la terre et qui fait pousser les jeunes pousses au printemps, et également déesse protectrice de la Sicile.

Selon la loi de Titius-Bode, formulée en 1766 par Johann Daniel Titius et divulguée par Johann Elert Bode, une planète aurait dû graviter entre Mars et Jupiter. Une campagne d’observation, initiée par Joseph Jérôme Lefrançois de Lalande en 1796, avait été lancée afin de la localiser[3]. Piazzi, sans le vouloir, avait devancé ses collègues avec la découverte de Cérès sur l’orbite de l’hypothétique planète.

Entre 1802 et 1807, trois autres objets sont découverts sur des orbites voisines : Pallas, Junon et Vesta. Les quatre nouveaux corps sont alors considérés comme de véritables planètes. Le terme de petites planètes est généralement employé ; cependant dès 1802, William Herschel propose l’appellation d’astéroïde, qui signifie littéralement « en forme d’étoile », à cause de leur aspect au télescope, différent de celui en forme de disque régulier des autres planètes[4]. Avec, de plus, leur petite taille ou l’inclinaison orbitale élevée de Pallas, il s’agissait selon lui d’objets du Système solaire à distinguer des planètes.

Il faut attendre 1845 pour qu’une nouvelle petite planète soit découverte, Astrée, par Karl Ludwig Hencke. Dès lors, les découvertes ne cessent de se multiplier et l’appellation proposée par Herschel s’impose. En juillet 1868, cent astéroïdes sont connus. La millième découverte homologuée a lieu en novembre 1921 (969 Leocadia) et la dix-millième en octobre 1989 ((21030) 1989 TZ11). En règle générale, l’ordre des dates de découverte diffère de l’ordre de numérotation des astéroïdes, car l’affectation d’un numéro se fait après une détermination suffisamment fiable de l’orbite de l’objet.

Heinrich Olbers, le découvreur de Pallas et Vesta, avait émis l’hypothèse que les astéroïdes étaient les fragments d’une planète détruite. Cet objet supposé fut même baptisé ultérieurement Phaéton. L’hypothèse la plus communément admise aujourd’hui considère les astéroïdes comme des résidus du Système solaire primitif n’ayant pu s’agglomérer jusqu'à former une planète, à cause notamment de l’influence gravitationnelle de Jupiter[5]. Ils sont donc considérés comme des reliques du Système solaire, leur étude plus poussée et leur exploration permettraient d’en savoir davantage sur la formation du Système solaire.

La majorité des découvertes d’astéroïdes se font dans la zone comprise entre Mars et Jupiter, et appelée la ceinture d’astéroïdes (ou ceinture principale). Mais d’autres sont découverts en dehors de cette zone, soit parce qu’ils possèdent une orbite qui les fait s’éloigner de la ceinture principale, soit parce qu’ils sont situés dans une tout autre zone du Système solaire (voir Principaux groupements).

L’étude des astéroïdes fut longtemps délaissée par les astronomes. Nous les connaissons depuis maintenant plus de deux cents ans, mais ils étaient considérés comme les rebuts du Système solaire[6]. On sait maintenant que les astéroïdes sont une clé importante de la compréhension de la formation du Système solaire et c’est pour cette raison que les astronomes montrent un plus grand intérêt envers ces objets.

Méthodes de détection, d'observation et d'analyse

L'histoire des méthodes de détection des astéroïdes se décompose en 3 grandes phases :

  • jusqu'à environ 1890 : méthode "optique" = observation directe à travers un télescope
  • à partir de 1891 et jusqu'à environ 1990 : méthode "photographique" = comparaison de clichés pris à intervals réguliers
  • à partir de 1980 et surtout après 1990 : méthode "numérique" = méthode automatisée utilisant des caméras CCD et des traitements numériques

Pour les observations et analyses, outre les méthodes optiques classiques, on utilise également depuis 1989 des analyses par radars. Par ailleurs, depuis 1991, plusieurs sondes spatiales ont visité des astéroïdes.

Détection par méthode optique

Jusque vers 1890, les découvertes se font de manière directe, en scrutant le ciel au sein des observatoires.

Détection par méthode photographique

La découverte de (323) Brucia en 1891 par Max Wolf sur la base de clichés photographiques marque un tournant. Le rythme des découvertes s'accélère au cours des décennies suivantes. Cette méthode, bien que progressivement améliorée, a été utilisée jusque dans les années 1990.

Le processus peut être décrit en quatre étapes [7].[réf. non conforme] :

  1. Tout d’abord, une région du ciel était photographiée à l’aide d’un télescope à large champ. Des paires de photographies étaient prises à intervalles réguliers – typiquement une heure – et ce, sur une durée de plusieurs jours ;
  2. deuxièmement, deux films de la même région sont observés dans un stéréoscope. Tout corps en orbite autour du Soleil aura alors bougé légèrement. Dans le stéréoscope, l’image de ce corps apparaîtra alors comme flottant légèrement sur le fond des étoiles ;
  3. troisièmement, une fois qu’un objet se déplaçant a été identifié, sa position était mesurée précisément en utilisant un microscope, la position étant mesurée relativement à celle d’une étoile connue.
    Note : ces trois premières étapes ne constituent pas une découverte d’un astéroïde : l’observateur n’a trouvé qu’une apparition.
  4. l’étape finale de la découverte était d’envoyer la position et l’heure de la découverte à Brian G. Marsden du Centre des planètes mineures qui, à l’aide de programmes informatiques, calcule si cette apparition est reliée à d’autres apparitions sur la même orbite. Si c’est le cas, l’observateur de l’apparition finale est déclaré le découvreur et obtient l’honneur de nommer l’astéroïde. Le nom proposé doit néanmoins être approuvé par l’Union astronomique internationale.

Détection par méthode numérique

A partir des années 1980 (et surtout des années 2000 avec l'amélioration des capteurs CCD), la plupart des astéroïdes sont découverts à l’aide de systèmes automatisés qui comprennent des caméras CCD et des ordinateurs reliés directement aux télescopes. Voici les principales équipes utilisant de tels systèmes, classées par le nombre de découvertes numérotées au 4 octobre 2015[8] :

En orbite autour de la Terre, le satellite de la NASA WISE a, quant à lui, découvert 33 000 astéroïdes en 2010, dont 2007 numérotés au 4 octobre 2015[9].

Analyses optiques classiques

L'analyse des astéroïdes repose essentiellement sur les outils classiques de l'astronomie, à travers les télescopes (terrestres ou spatiaux). Sauf pour les plus grands, la visualisation reste le plus souvent très grossières (quelques pixels voire un seul pixel). La taille des objets est estimée à travers l'analyse de leur magnitude (luminosité) et de leur albédo (pouvoir réfléchissant). Elle peut également être estimée par occultation lors de l'observation d'un transit de l'objet devant une étoile. La composition des objets (notamment en surface) est estimée à travers l'analyse de leur spectre et de leur albédo.

Analyses par radars

Les techniques d'analyse par radar micro-ondes sont aujourd'hui suffisamment performantes pour permettre l'analyse des astéroïdes géocroiseurs et même des plus gros astéroïdes de la ceinture principale. Elles permettent notamment une visualisation plus fine de la forme et de la taille des objets et une détermination plus précise leur orbite (vitesse mesurée par effet Doppler). L'une des premières études de ce type a concerné l'astéroïde (4769) Castalie en 1989.

Explorations par sondes spatiales

Voir section dédiée

Observations à l'œil nu ou par jumelles

Les astéroïdes sont presque impossibles à observer à l’œil nu. Ils sont bien plus petits que les planètes, et très peu lumineux. L’astéroïde 4 Vesta en est l’exception, puisque c’est le seul qu’il soit parfois possible d’observer sans appareil optique. Sa luminosité n’étant toutefois pas très grande, il faut donc savoir où poser le regard.

Un astéroïde ressemble plus ou moins à une étoile qui brille dans le ciel nocturne. Le meilleur moyen pour partir à la chasse aux astéroïdes avec ses jumelles ou son télescope est d’observer le fond étoilé, plusieurs nuits d’affilée, et de détecter les points lumineux qui se déplacent par rapport au fond, qui, lui, paraît stable. Certains catalogues répertorient la position des astéroïdes, et il est alors plus facile de pointer le télescope au bon endroit.

Nombre d'astéroïdes identifiés

Au 26 octobre 2018, le Centre des planètes mineures (MPC) dénombre 523 824 astéroïdes numérotés (dont 21 787 nommés) et 265 245 astéroïdes non numérotés, soit un total de 789 069 astéroïdes référencés[10].

Evolution du nombre d'astéroïdes identifiés
1800 1850 1900 1950 2000 2018
Date de l'information du MPC 11 décembre 26 octobre
Nombre d'astéroïdes numérotés 0 13 463 1 568 19 910 523 824
Incrément du nombre d'astéroïdes numérotés / 13 450 1 105 18 342 503 914
Evolution du nombre d'astéroïdes identifiés : détails de la période 1995-2020
1995 2000 2005 2010 2015 2018
Date de l'information du MPC 7 décembre 11 décembre 15 décembre 28 novembre 25 décembre 26 octobre
Nombre d'astéroïdes référencés 29 039 108 066 305 224 540 573 701 660 789 069
Nombre d'astéroïdes numérotés 6 752 19 910 120 437 257 455 455 144 523 824
Nombre d'astéroïdes nommés 4 974 7 956 12 779 16 216 19 712 21 787
Incrément du nombre d'astéroïdes numérotés / 13 158 100 527 137 018 197 689 68 680
Evolution du nombre d'astéroïdes identifiés entre 1995 et 2018


Dénomination

Article détaillé : Désignation des astéroïdes.

Dans les premières décennies du XIXe siècle, les astéroïdes furent affublés d'un symbole astronomique (Ceres symbol.svg pour Cérès, 2Pallas symbol.svg pour Pallas, Juno symbol.svg pour Junon, etc.), à l'instar des planètes du Système solaire. Les astéroïdes étaient à cette époque considérés comme des planètes à part entière. En 1851, devant leur nombre grandissant, le spécialiste allemand Johann Franz Encke prit la décision de remplacer ces symboles par une numérotation.

En 1947, l'américain Paul Herget, directeur de l'observatoire de Cincinnati, est chargé par l'Union astronomique internationale de fonder le Centre des planètes mineures. Depuis, la désignation des planètes mineures est assurée par ce centre.

Quand l’orbite d’un astéroïde est confirmée, l’apparition reçoit une première désignation constituée de l’année de découverte suivie d’une lettre représentant la quinzaine durant laquelle s’est produite la découverte, et d’une seconde lettre indiquant l’ordre de découverte pendant cette quinzaine (la lettre I n’est pas utilisée). Si plus de 25 objets sont découverts dans une quinzaine, on recommence l’alphabet en ajoutant un numéro qui indique combien de fois la seconde lettre est réutilisée (exemple : 1998 FJ74).

L’astéroïde reçoit ensuite un numéro permanent, noté entre parenthèses, accompagnant la première désignation (exemple : (26308) 1998 SM165), puis parfois, et plus tard, un nom qui remplace la première désignation (exemple : (588) Achille). Les premiers ont reçu les noms de personnages de la mythologie grecque ou romaine, à l’instar des planètes et de leurs satellites, d’autres mythologies ont ensuite été utilisées (nordique, celtique, égyptienne…) ainsi que des noms de lieux, des prénoms ou des diminutifs, des noms de personnages fictifs, d’artistes, de scientifiques, de personnalités des milieux les plus divers, des références à des événements historiques[11]… Les sources d’inspirations pour nommer un astéroïde sont désormais très variées.

Ces dernières années, le rythme de découverte est tel que les astéroïdes sans noms sont majoritaires. Quelques groupes d’astéroïdes ont des noms ayant un thème commun. Par exemple, les centaures sont nommés d’après les Centaures de la mythologie et les Troyens sont nommés d’après les héros de la guerre de Troie. Au , sur 310 376 astéroïdes numérotés, le dernier nommé était (301638) Kressin, et le premier astéroïde sans nom était (3708) 1974 FV1.

Exploration des astéroïdes

L’astéroïde Éros survolé par la sonde Near, le 19 septembre 2000 (vidéo).

Les premières images rapprochées d’un astéroïde sont l’œuvre de la sonde Galileo envoyée vers Gaspra en 1991 et Ida en 1993.

Lancée le par la NASA la sonde NEAR Shoemaker se met en orbite autour de l’un des plus gros astéroïdes géocroiseurs : Éros. Après avoir établi une cartographie complète de la surface de 433 Éros entre avril et octobre 2000, et bien que cela n'ait pas été prévu initialement, la sonde se pose en douceur sur l’astéroïde le . Son dernier signal est reçu le 28 février.

En 2003, la JAXA lance la sonde Hayabusa vers l’astéroïde Itokawa, avec pour objectif de s’y poser en douceur et d’en prélever des échantillons. Malgré plusieurs pannes et incidents[12], la sonde revient sur Terre le , sans que l’on sache si elle contient effectivement des échantillons[13]. Finalement, le 16 novembre, la Jaxa annonce que l’analyse des particules récoltées par Hayabusa a confirmé leur origine extraterrestre[14]. Le Japon devient ainsi le premier pays à s’être posé sur un astéroïde et en avoir rapporté des échantillons.

En 2012, Planetary Resources se constitue en vue de l'exploitation minière des astéroïdes, suivie en 2013 par la compagnie Deep Space Industries.

Astéroïdes explorés par des sondes spatiales (mise à jour janvier 2019)
Année Astéroide Type d'astéroide Opérations réussies Sonde Organisme
1991 (951) Gaspra Ceinture principale Survol Galileo NASA
1993 (243) Ida (et Dactyle) Ceinture principale Survol Galileo NASA
1997 (253) Mathilde Ceinture principale Survol NEAR Shoemaker NASA
1999 (9969) Braille Croiseur de mars Survol Deep Space 1 NASA
2000-2001 (433) Eros Géofroleur / Amor Orbiteur + Atterissage NEAR Shoemaker NASA
2002 (5535) Annefrank Ceinture principale Survol Stardust NASA
2005-2010 (25143) Itokawa Géocroiseur / Apollon Orbiteur + Retour échantillons Hayabusa JAXA
2008 (2867) Steins Ceinture principale Survol Rosetta ESA
2010 (21) Lutèce Ceinture principale Survol Rosetta ESA
2011-2012 (4) Vesta Ceinture principale Orbiteur Dawn NASA
2012 (4179) Toutatis Géocroiseur / Apollon Survol Chang'e 2 CNSA
2015-2018 (1) Cérès Ceinture principale Orbiteur Dawn NASA
2015 Pluton et Charon Ceinture de Kuiper / Plutino Survol New Horizons NASA
2018-en cours (162173) Ryugu Géocroiseur / Apollon Orbiteur + En cours Hayabusa 2 JAXA
2018-en cours (101955) Bénou Géocroiseur / Apollon Orbiteur + En cours OSIRIS-Rex NASA
2019 (486958) 2014 MU69 Ceinture de Kuiper / Cubewano Survol New Horizons NASA

Rq : ne sont ici listés que les astéroïdes explorés "de près" par une sonde spatiale ; quelques autres ont été survolés "de loin" tels que Masursky, APL, Arawn...

Principaux groupements

Ceinture principale

Schéma du Système solaire interne, jusqu'à l'orbite de Jupiter, faisant apparaître les orbites des planètes internes et la position approximative du cœur de la ceinture d'astéroïdes ; les astéroïdes troyens sont également représentés.
Article détaillé : Ceinture d'astéroïdes.

La ceinture dite principale, entre les orbites de Mars et Jupiter, distante de deux à quatre unités astronomiques du Soleil, est le principal groupement : plus de 720 000 objets y ont été répertoriés à ce jour. L’influence du champ gravitationnel de Jupiter les a empêchés de former une planète. Cette influence de Jupiter est également à l’origine des lacunes de Kirkwood, qui sont des orbites vidées par le phénomène de résonance orbitale.

Géocroiseurs

Article détaillé : Objet géocroiseur.

Les astéroïdes géocroiseurs sont des astéroïdes dont l’orbite est relativement proche de celle de la Terre. Au 3 septembre 2011, on en dénombre 8 113[15].

Les Amors, dont 433 Éros fait partie, les Atens et les Apollons en sont les principaux groupes.

Seuls les Atens et les Apollons croisent l’orbite de la Terre, et l’intérêt grandissant qu’on leur porte est lié à la crainte de les voir entrer en collision avec celle-ci. Ces croiseurs sont appelés ECA Earth-Crossing Asteroids ou NEO Near Earth Objects en anglais.

L’agence spatiale européenne (ESA) a entamé en 2004 un projet à long terme de protection de la Terre contre les géocroiseurs.

Troyens

Article détaillé : Troyen (astronomie).

Les astéroïdes troyens sont situés sur l’orbite d’une planète, aux deux points de Lagrange, L4 et L5. On en compte 4 990 au 3 septembre 2011[16].

La quasi-totalité des Troyens sont sur l’orbite de Jupiter. Mars possède sept astéroïdes troyens, Neptune neuf, et la Terre un seul (2010 TK7, découvert en 2010 par le télescope spatial WISE[17]).

À ce jour les autres planètes ne semblent pas en posséder, sans doute en raison de l’influence soit du Soleil, soit des planètes voisines susceptibles de perturber les points de Lagrange, ou n'ont pas encore été découverts.

Ceinture de Kuiper

Vue d'artiste de la ceinture de Kuiper et du nuage d'Oort.
Article détaillé : Ceinture de Kuiper.

La ceinture de Kuiper, située au-delà de l'orbite de Neptune, semble être potentiellement la plus grande concentration de petits corps du Système solaire. Au , 1 229 objets transneptuniens sont dénombrés par le Centre des planètes mineures[15].

Le premier membre découvert de cette ceinture fut Pluton, longtemps le seul objet connu de cette zone. Son unicité et sa taille supposée similaire à celle de la Terre ont fait qu'il a longtemps été considéré comme planète. Néanmoins, la confirmation en 1978 de son compagnon, Charon, a permis de définitivement savoir que Pluton était bien plus petit qu'imaginé. Il faudra ensuite attendre 1992 pour qu'un autre objet de Kuiper soit découvert : ce sera (15760) Albion, classé par la suite dans la catégorie des cubewanos ou objets classiques de la ceinture de Kuiper. La découverte de ce corps attira l’attention des astronomes sur les objets «transneptuniens», leur laissant dire que comme prédit il devait en exister en grandes quantités. Aujourd'hui, plusieurs membres de la ceinture de Kuiper, de taille comparable à celle de Pluton ou de Charon sont connus.

Le plus grand objet identifié dans la ceinture de Kuiper est Pluton — Éris, de taille à peine supérieure mais clairement plus massif, est un objet épars, la plupart du temps situé bien au-delà des limites de la ceinture de Kuiper.

Cette ceinture serait la source de près de la moitié des comètes qui sillonnent le Système solaire.

Objets épars et objets détachés

En 2005 fut découvert un objet épars dont la taille était initialement estimée à près de 3 000 kilomètres. Cet objet, depuis lors nommé Éris et dont la taille a été aujourd'hui réévaluée à 2 326 kilomètres (soit seulement une vingtaine de kilomètres de plus que Pluton), a relancé le débat sur la démarcation entre les gros objets et les planètes du Système solaire. Ainsi, en août 2006, l’Union astronomique internationale décide de créer le statut de planète naine, aussitôt décerné à Pluton qui perd celui de planète, à (136199) Éris, tous deux transneptuniens, et à (1) Cérès, le plus gros astéroïde de la ceinture principale. D’autres objets de la ceinture de Kuiper sont candidats à ce nouveau statut.

Nuages de Hills et d'Oort

Articles détaillés : Nuage de Hills et Nuage de Oort.

Le nuage de Hills, parfois nommé nuage d'Oort interne, serait un disque de débris situé entre 100 à 3 000 et 30 000 à 40 000 unités astronomiques du Soleil. Le nuage de Oort (ˈɔrt), aussi appelé le nuage d’Öpik-Oort (ˈøpik), est un vaste ensemble sphérique hypothétique de corps situé à environ 50 000 ua du Soleil[18] (≈ 0,8 année-lumière). Ces deux structures sont donc situées bien au-delà de l’orbite des planètes et de la ceinture de Kuiper. La limite externe du nuage de Oort, qui formerait la frontière gravitationnelle du Système solaire[19], se situerait à plus d’un millier de fois la distance séparant le Soleil et Pluton, soit environ une année-lumière et le quart de la distance à Proxima du Centaure, l’étoile la plus proche du Soleil. Il n'est d'ailleurs pas exclu qu'il existe un continuum entre le nuage de Oort « solaire » et une structure similaire autour du système Alpha Centauri.

Centaures

Article détaillé : Centaure (planétoïde).

Les Centaures sont des astéroïdes qui naviguent autour du Soleil entre les orbites des planètes géantes (au nombre de 319 au , en incluant certains objets épars[15]). Le premier qui fut découvert est 2060 Chiron, en 1977. On suppose généralement que ce sont des astéroïdes ou des comètes, provenant probablement de la ceinture de Kuiper, qui ont été éjectés de leurs propres orbites.

Astéroïdes croisant l'orbite des autres planètes

Outre les géocroiseurs, il existe d’autres regroupements d’astéroïdes, suivant qu’ils croisent l’orbite d’une autre planète du Système solaire. Certains astéroïdes peuvent faire partie de plusieurs regroupements. Il est à noter que si le terme de géocroiseur est répandu, ceux qui suivent sont très rarement employés.

Astéroïdes et planètes naines

Article détaillé : Planète naine.

Hormis Cérès (diamètre d’environ 1000 km), tous les astéroïdes découverts aux 19ème et 20ème siècles ont un diamètre inférieur à 600 km et donc clairement inférieur à ceux de Mercure (4880 km) ou de Pluton, alors considérée comme neuvième planète (2375 km). La frontière entre planète et astéroïde était donc claire à travers le simple critère de taille.

Les choses changent subitement entre 2002 et 2005 avec les découvertes successives de plusieurs objets transneptuniens de diamètres approchant ou dépassant 1000 km. Le plus gros d’entre eux, Éris, possède une taille comparable à celle de Pluton. Cela conduit L’Union Astronomique Internationale à clarifier en 2006 la distinction entre planètes, planètes naines et petits corps[20]. Le critère retenu n’est pas un critère de taille : est défini comme planète naine un corps dont la forme sphérique ou ellipsoïdale découle d’un équilibre hydrostatique (ce qui les distingue des petits corps) et n’ayant pas "nettoyé" son orbite (ce qui les distingue des planètes).

A ce jour, seuls 5 objets sont officiellement reconnus comme planètes naines : Cérès (seule planète naine située dans la ceinture principale), Pluton ("rétrogradée" de planète à planète naine), Éris, Makémaké et Hauméa. Une dizaine d’autres sont candidats à cette reconnaissance. Plus largement, des études ont montré que plusieurs centaines d’astéroïdes pourraient répondre à cette définition[21].

On peut tendanciellement distinguer 3 situations :

  • la très grande majorité des astéroïdes ont un diamètre inférieur à 200 km, une forme irrégulière, une composition interne non différenciée, une absence d’atmosphère
  • tous les corps de diamètre supérieur à 1000 km (on en connait actuellement une dizaine) sont naturellement candidats au statut de planète naine ; ils sont également susceptibles de posséder une composition interne différenciée (comme Cérès) ou une atmosphère (comme Cérès ou Pluton) (à noter qu’à ce jour on connait mal la structure interne des objets transneptuniens, même de Pluton)
  • entre 200 et 1000 km, les corps sont susceptibles de posséder des propriétés correspondant à l’une ou l’autre des situations précédentes ou intermédiaires ; cela dépend notamment de la composition du corps mais aussi de son histoire ; Vesta (diamètre moyen de 530 km) présente par exemple une forme charnière (équilibre hydrostatique partiel), une structure interne différenciée mais pas d’atmosphère

En pratique (c’est le cas dans cet article), les planètes naines sont souvent implicitement considérées comme des "gros astéroïdes". On peut par exemple noter que la base de données du Minor Planet Center ne fait pas de distinction. De même, Cérès est généralement vue comme un astéroïde à part entière de la ceinture principale.

Astéroïdes et comètes

Article détaillé : Astéroïde cométaire.

Astéroïdes et comètes sont des petits corps du Système solaire. Les premiers ne présentent pas d’activités lorsqu’ils passent au périhélie (formation d’une chevelure ou d’une queue). Une minorité a cependant été observée avec une activité cométaire, comme le Centaure (2060) Chiron ou 133P/Elst-Pizarro dans la ceinture principale. Ces objets, qualifiés d'astéroïdes actifs, sont catalogués à la fois comme astéroïde et comme comète.

Les astéroïdes appartenant à la catégorie des damocloïdes sont des objets possédant une orbite à longue période et une forte excentricité tout comme les comètes périodiques. Il s’agit peut-être de noyaux cométaires devenus inactifs.

Selon une étude publiée dans la revue Nature en 2009, 20 % des objets de la ceinture principale seraient des noyaux cométaires[22]. Ces noyaux, provenant de la ceinture de Kuiper, auraient été propulsés vers le Système solaire interne lors du grand bombardement tardif provoqué notamment par la migration de Neptune.

Classification selon leur composition

253 Mathilde, de classe C.

La composition des astéroïdes est évaluée d’après leur spectre optique mesurant la lumière réfléchie, qui correspond à la composition de leur surface. Celle des météorites est connue avec l'analyse des fragments retrouvés sur Terre.

Le système classique de classification spectrale des astéroïdes, élaboré en 1975, les classe selon un système basé sur leur couleur, leur albédo et leur spectre optique. Ces propriétés étaient censées correspondre à la composition de leur surface. Il faut noter, cependant, que certains types sont plus facilement détectables que d'autres. Ainsi, ce n'est pas parce que la proportion d'astéroïdes d'un type donné est plus importante qu'ils sont effectivement plus nombreux. Il existe des systèmes de classification plus récents, dont deux se démarquent : Tholen et SMASS.

À l'origine, la classification des astéroïdes se basait sur des suppositions au sujet de leur composition :

Ceci a porté à confusion, car le type spectral d'un astéroïde ne garantit pas sa composition.

Astéroïdes notables

La plupart des astéroïdes gravitent de manière anonyme dans la ceinture principale ou la ceinture de Kuiper. Quelques uns accèdent toutefois à la notoriété, en particulier au regard de l'histoire des découvertes, de leur taille, orbite ou propriété atypiques, de leur dangerosité pour la Terre...

Astéroïdes notables - Tableau 1 (mise à jour février 2019)
Premiers identifiés

(année de référencement officiel)

Plus gros

(diamètre moyen)

Visités par une sonde spatiale Référents d'une famille
Ceinture principale

(au sens large)

Cérès (1801), Pallas (1802), Junon (1804), Vesta (1807), Astrée (1845) Cérès (946 km), Pallas, Vesta, Hygie (entre 400 et 550 km), Interamnia, Europe, Sylvia, Davida (entre 250 et 350 km) Gaspra, Ida (et Dactyle), Mathilde, Annefrank, Steins, Lutèce, Vesta, Cérès Hungaria, Hilda, Cybèle, Phocée
Troyens de Jupiter Achille (1906), Patrocle (1906) Hector (env 230 km) (aucun à ce jour)
Astéroides géocroiseurs

(au sens large)

Eros (1898), Albert (1911) (pour les amors) ; Apollon (1932), Adonis (1936) (pour les apollons) ; Aton (1976) (pour les atons) ; Atira (2003) (pour les atiras) Ganymède (env 35 km) Braille, Eros, Itokawa, Toutatis, Ryugu, Bénou Atira, Aton, Apollon, Amor, Alinda
Centaures Hidalgo (1920) ou Chiron (1977) suivant critères Chariclo (env 250 km) (aucun à ce jour)
Objets transneptuniens Pluton (1930), Charon (1978), Albion = 1992 QB1 (1992) Pluton (2375 km), Eris (2326 km), Hauméa, Makémaké, 2007 OR10, Charon, Quaoar (entre 1100 et 1500 km), Sedna, Orcus (entre 900 et 1100 km) Pluton (et Charon), 2014 MU69 Pluton (plutoïdes, plutinos), Albion = 1992 QB1 (cubewanos), Sedna (sednoïdes)
Astéroïdes notables - Tableau 2
Premiers identifiés Autres
Orbites particulières
PHA (Potentialy Hasardous Asteroids) (dépend des critères retenus) Hermès, Toutatis, Asclépios, Florence, Apophis
Troyens de la Terre 2010 TK7 (2010) (seul identifié à ce jour) /
Orbites en fer à cheval autour de la Terre Cruithne (orbite particulière identifiée en 1997) YORP
Troyens de Mars Eurêka (1990) 1999 UJ7 (unique troyen situé en L4)
Croiseurs des quatre planètes internes Icare (1949) Héphaïstos, Phaéton
Objets détachés 2000 CR105 (2000) ou Sedna (2003) suivant critères 2012 VP113, 2015 TG387
Propriétés particulières
Planètes naines officielles Cérès, Pluton, Eris (reconnaissance en 2006), Makémaké, Hauméa (reconnaissance en 2008) /
Systèmes binaires Ida + Dactyle (1994) Eris + Dysnomie ; Makémaké + S/2015 ; Quaoar + Weywot ; Orcus + Vanth
Systèmes triples Sylvia + Romulus (2001) et Rémus (2005) Eugénie + Petit-Prince et S/2004 ; Hauméa + Hi'iaka et Namaka
Systèmes quadruples ou supérieurs Pluton + Charon (1978), Hydre (2005), Nix (2005), Kerbéros (2011) et Styx (2012) (seul identifié à ce jour) /
Systèmes avec anneaux Chariclo (anneaux découverts en 2014) Chiron, Hauméa
Astéroïdes actifs Elst-Pizarro (activité découverte en 1996) Chiron, LINEAR, Wilson-Harrington, Phaéton
Méthodes d'analyses
Détection par méthode photographique Brucia (1891)
Détection par un satellite Phaéton (satellite IRAS en 1983)
Analyse par radar Castalie (analyse en 1989)
Observation par une sonde spatiale Gaspra (sonde Galileo en 1991) (voir tableau précédent pour liste exhaustive)
Observation par une sonde mise en orbite Eros (sonde NEAR Shoemaker en 2000) Itokawa, Vesta, Cérès, Ryugu, Bénou
Analyse par retours d'échantillons Itokawa (sonde Hayabusa en 2010) (expérience unique à ce jour) /

Les astéroïdes et la Terre

Les risques d'impacts avec la Terre

Les astronomes doivent conventionnellement communiquer leurs observations d'astéroïdes nouveaux au Centre des planètes mineures [23]. Le risque est identifié et fait l'objet d'une remédiation autant que possible : lire stratégies de déviation des astéroïdes.

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Impact (vue d’artiste, Don Davis).

Lorsqu’un astéroïde ou un fragment d’astéroïde pénètre dans l’atmosphère de la Terre, les frottements avec cette dernière provoquent sa combustion. Si l’objet est assez volumineux, cette combustion n’est pas complète et il percute alors la surface de la Terre.

En 2010, plus de 5 400 astéroïdes et comètes ont été détectés dans un rayon de 195 millions de kilomètres autour du Soleil, assez près de notre planète pour que les astronomes les classent dans la catégorie des objets proches de la terre (Near Earth Objects, NEO) ou géocroiseurs. Ceux qui mesurent plus de 140 m de large et passent à moins de 7,4 millions de kilomètres de l’orbite de la Terre sont considérés comme dangereux. Au 30 avril 2008, les astronomes avaient catalogué plus de 900 corps célestes de ce type, dont (99942) Apophis, un astéroïde qui passera à 32 000 km de la terre en 2029. La probabilité qu’un de ces objets dangereux entre en collision avec la Terre est quasi nulle à l’échelle du temps humain, mais quasi certaine à l’échelle du temps cosmique, le phénomène d’accrétion n’étant nullement terminé. C’est la raison pour laquelle des observateurs surveillent constamment leur position — recalculant leur orbite et les risques d’impact qu’ils présentent — et scrutent les régions voisines de l’espace à la recherche de nouvelles menaces.

Par exemple l’observatoire de Remanzacco a signalé que le , à 17 heures TU, un astéroïde d’un diamètre compris entre 5 et 20 m était passé à 12 300 km de la Terre. Cet événement se reproduit, en moyenne, une fois tous les six ans d’après la NASA.

Risques d'impacts selon la taille

  • Taille du corps : < 10 m :
    • Fréquence d’impact : 200 fois par an ;
    • Conséquence d’une chute sur la Terre : désintégration dans l’atmosphère.
  • Taille du corps : 10 à 100 m :
    • Fréquence d’impact : une fois par siècle (exemples connus : Meteor Crater, Arizona, il y a 50 000 ans; Toungouska, Sibérie, 30 juin 1908) ;
    • Conséquence possible d’une chute sur la Terre : destruction d’une ville, raz-de-marée.
  • Taille du corps : 100 m à 1 km :
    • Fréquence d’impact : une fois tous les 5 000 à 30 000 ans
    • Conséquence probable d’une chute sur la Terre : environ cinq millions à cent millions de morts.
  • Taille du corps : > 5 km :
    • Fréquence d’impact : une fois tous les 100 millions d’années ;
    • Conséquence d’une chute sur la Terre : hiver d'impact, disparition de l’humanité, catastrophe globale.
  • Taille du corps : de 100 à 200 km
    • Fréquence d'impact : une fois tous les 1 milliard d'années ;
    • Conséquence d'une chute sur la Terre : vaporisation des océans, disparition de toute forme de vie sur Terre.

Exploitation minière des astéroïdes

Dans les années 2010, des projets d'exploitation minière des astéroïdes sont lancés par des sociétés privées du secteur spatial, Planetary Resources et Deep Space Industries. Les astéroïdes sont en effet riches en matériaux précieux, tels les métaux lourds et les terres rares, présents sur leur surface car ces corps sont trop petits pour avoir subi la différenciation planétaire[25] : la valeur commerciale d'un km3 d'astéroïde, hors frais d'exploitation, est estimée à 5000 milliards d'euros[26]. La NASA a également pour ambition de capturer un petit astéroïde (de 7 à 10 mètres de diamètre, avec un poids maximal de 500 tonnes) et de le mettre en orbite stable autour de la Lune. Les faisabilités et le coût de ces projets font l'objet de débats, seule la sonde Hayabusa ayant réussi en 2010 à ramener quelques poussières de l'astéroïde Itokawa[27].

Le 22 janvier 2014, l'Agence spatiale européenne a annoncé la première détection certaine de vapeur d'eau dans l'atmosphère de Cérès, le plus grand objet de la ceinture d'astéroïdes[28]. La détection a été réalisée par des observations en infrarouge lointain  du télescope spatial Herschel[29]. La découverte est particulière parce qu'on s'attend à ce que les comètes, et non les astéroïdes, comportent des queues et des jets. Selon l'un des scientifiques, « la délimitation entre les comètes et les astéroïdes devient de plus en plus floue[29] ».

Références

  1. « Bestiaire des petits corps du Système solaire », in Ciel et Espace Hors Série no 15, octobre 2010.
  2. « Le sursaut de Scheila (l’astéroïde) », sur cieletespace.fr, (consulté le 16 février 2011).
  3. a et b Pierre Kohler, Le Ciel, atlas guide de l’univers, Hachette, .
  4. (en) « How the first dwarf planet became the asteroid Ceres » [PDF], 2009 . (consulté le 22 février 2011).
  5. (en) M. Masetti, K. Mukai, « Origin of the Asteroid Belt », NASA Goddard Spaceflight Center, (consulté le 23 février 2011).
  6. Patrick Michel, Alain Cirou, « Astéroïdes : le monde extraordinaire des petites planètes », Ciel et Espace Radio, (consulté le 3 juillet 2011).
  7. (en) Jenifer B. Evans, Frank C. Shelly et Grant H. Stokes, « Detection and Discovery of Near-Earth Asteroids by the LINEAR Program », Lincoln Laboratory Journal, vol. 14, no 2,‎ , p. 200-203 (lire en ligne).
  8. (en) « Minor Planet Discoverers », sur cfa.harvard.edu, (consulté le 10 octobre 2015).
  9. (en) « NASA’s NEOWISE Completes Scan for Asteroids and Comets », NASA, Jet Propulsion Laboratory,‎ (lire en ligne).
  10. (en) MPC Archive Statistics, "Orbits and Names".
  11. « Les noms des astéroïdes » [PDF], sur adsabs.harvard.edu (consulté le 25 février 2011).
  12. « Hayabusa flirte avec Itokawa », Espace Magazine, no 18,‎ , p. 48-51.
  13. « Grande incertitude autour de Hayabusa », sur flashespace.com, (consulté le 11 août 2009).
  14. « Hayabusa a bien rapporté des morceaux d’astéroïde », sur cieletespace.fr, (consulté le 17 novembre 2010).
  15. a b et c (en) « Unusual Minor Planets », sur minorplanetcenter.net, (consulté le 3 septembre 2011).
  16. (en) « Trojan Minor Planets », sur minorplanetcenter.net, (consulté le 3 septembre 2011).
  17. « Découverte du premier astéroïde troyen de la Terre », Maxisciences, .
  18. (en) (en) A. Morbide « Origin and dynamical evolution of comets and their reservoirs », version 1, ..
  19. (en) NASA Solar System Exploration, « Oort Cloud » (consulté le 2 décembre 2008).
  20. Union Astronomique Internationale, "Assemblée générale UAI 2006 : résolutions 5 et 6", 24 août 2006, sur iau.org
  21. Mike Brown, "How many dwarf planets are there in the outer solar system?", mise à jour régulière depuis 1 novembre 2013, sur web.gps.caltech.edu/~mbrown/
  22. « Des comètes déguisées en astéroïdes », sur cieletespace.fr, (consulté le 16 février 2011).
  23. Astéroïdes : de la vie à la mort, dans le cadre du programme "La nuit des étoiles" sur Arte.
  24. Marielle Court, « Exploiter les minerais des astéroïdes », sur lefigaro.fr, .
  25. Jean-Pierre Luminet, « Pourquoi et comment exploiter les astéroïdes ? », émission Science publique sur France Culture, .
  26. Tristan Vey, « La Nasa veut mettre un astéroïde en orbite autour de la Lune », sur lefigaro.fr, .
  27. Michael Küppers, Laurence O’Rourke, Dominique Bockelée-Morvan, Vladimir Zakharov, Seungwon Lee, Paul von Allmen, Benoît Carry, David Teyssier, Anthony Marston, Thomas Müller, Jacques Crovisier, M. Antonietta Barucci et Raphael Moreno, « Localized sources of water vapour on the dwarf planet (1) Ceres », Nature, vol. 505, no 7484,‎ , p. 525–527 (ISSN 0028-0836, DOI 10.1038/nature12918, Bibcode 2014Natur.505..525K).
  28. a et b J.D. Harrington, « Herschel Telescope Detects Water on Dwarf Planet - Release 14-021 », NASA, (consulté le 22 janvier 2014).

Annexes

Liens internes

Listes diverses

Les dix plus gros astéroïdes de la ceinture d'astéroïdes (+ diamètre ou plus grande dimension)

Liens externes