À l’aide d’échantillons collectés par la sonde astéroïde Hayabusa2 de l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA), les scientifiques ont découvert les effets du bombardement de micrométéoroïdes sur l’astéroïde 162173 Ryugu. L’équipe a utilisé une technique appelée holographie électronique pour étudier les propriétés magnétiques de l’échantillon, pour en savoir plus sur le champ magnétique du système solaire primitif et sur la manière dont l’altération spatiale a affecté la surface de l’astéroïde. L’altération spatiale est le nom que les astronomes utilisent pour décrire les changements à la surface de corps planétaires sans atmosphère, comme la Lune, Mercure ou des astéroïdes comme Ryugu, provoqués par des impacts de météorites ou d’autres impacts venant de l’espace.
La plupart des météorites qui atterrissent sur la surface de la Terre ne conviennent pas à l’étude de l’altération spatiale, car la matière provient de l’intérieur d’un astéroïde. Certaines météorites contiennent des matériaux provenant de la surface d’un astéroïde, mais leurs propriétés sont altérées par la chaleur de l’intrusion atmosphérique et l’environnement terrestre.
Ainsi, l’équipe avait besoin d’un échantillon intact, collecté par un vaisseau spatial comme Hayabusa2, pour étudier correctement la surface d’un astéroïde. Le matériau examiné était constitué d’une particule d’une masse de 6,7 milligrammes, d’une taille d’environ trois millimètres, et de nombreuses particules minuscules qui, selon les chercheurs, s’étaient détachées de la plus grosse particule.
Mais comment ces minuscules particules peuvent-elles aider les scientifiques à comprendre les propriétés des débuts du système solaire ?
L’échantillon contient des grains d’un minéral magnétique appelé magnétite, qui est une forme d’oxyde de fer. La magnétite trouvée dans les astéroïdes s’est formée dès les premiers stades de la formation du système solaire. Le champ magnétique dans le système solaire a depuis diminué en intensité, mais la magnétisation reste toujours dans la magnétite sous forme de magnétisation rémanente.
Particules de magnétite provenant d’un échantillon de Ryugu. A : Image de microscopie électronique. B : Image de distribution du flux magnétique obtenue par holographie électronique. Les lignes concentriques montrent le champ magnétique. (Crédit : Kimura et al.)
En mesurant la magnétisation rémanente des astéroïdes, les scientifiques peuvent déduire les propriétés du champ magnétique au moment et à l’endroit où la magnétite s’est formée. Ces informations aident les astronomes à étudier l’évolution des systèmes planétaires.
Cependant, les propriétés de la magnétite dans les astéroïdes peuvent être modifiées ultérieurement par des processus tels que l’altération spatiale. “Les signatures de l’altération spatiale que nous avons détectées directement nous permettront de mieux comprendre certains des phénomènes qui se produisent dans le système solaire”, a déclaré Yuki Kimura, responsable de l’étude, de l’Université d’Hokkaido à Sapporo, au Japon.
Les chercheurs ont analysé de petits grains, ou framboids, de magnétite dans l’échantillon. Étonnamment, ils ont constaté que certains framboids avaient perdu leurs propriétés magnétiques. Ils ont nommé les particules pseudo-magnétite et ont découvert que le minéral partageait des propriétés avec la magnétite et un autre minéral appelé wüstite.
L’équipe suggère que ces particules et les milliers de nanoparticules de fer métallique entourant les framboides ont été créées à la suite de l’altération spatiale provoquée par des impacts de micrométéoroïdes. À l’aide de simulations informatiques, les chercheurs ont estimé que les météoroïdes qui auraient pu provoquer ces résultats mesuraient environ deux à 20 micromètres. Les météoroïdes ont dû frapper Ryugu à une vitesse élevée de cinq kilomètres par seconde ou plus.
Hayabusa2 a essayé Ryugu deux fois. Le 22 février 2019, il s’est posé à la surface de l’astéroïde pour prélever le premier échantillon. Le matériel de ce premier échantillon a été examiné par l’équipe de Kimura. Plus tard, le vaisseau spatial a créé un cratère artificiel en tirant un projectile sur la surface de l’astéroïde. Cela a permis au vaisseau spatial de collecter des matériaux souterrains du cratère le 11 juillet.
Pseudo-magnétite entourée de nanoparticules de fer métallique (flèches blanches et noires). A : Image de microscopie électronique. B : Répartition du fer dans l’échantillon. C : Image de distribution du flux magnétique du même échantillon, où aucune ligne de champ magnétique n’est visible dans la pseudo-magnétite, tandis que les champs magnétiques des nanoparticules de fer sont clairement visibles. (Crédit : Kimura et al.)
En décembre 2020, Hyabusa2 a livré avec succès un total de 5,4 grammes de matière sur Terre dans une capsule protectrice la contenant qui a atterri en Australie. Après cela, Hayabusa2 est entré dans sa mission prolongée pour explorer deux autres astéroïdes. Il est désormais prévu d’explorer l’astéroïde 2001 CC21 en 2026 et l’astéroïde 1998 KY26 en 2031.
La JAXA a livré une partie de l’échantillon à la NASA dans le cadre d’un accord d’échange d’échantillons et d’étude conjointe de Ryugu et de l’astéroïde Bennu. La mission OSIRIS-Rex de la NASA a renvoyé avec succès un échantillon de Bennu en 2023.
L’équipe de Kimura espère analyser des échantillons collectés à Bennu dans une future étude. La présence de pseudo-magnétite peut alors révéler l’histoire magnétique de l’astéroïde.
“Dans des travaux futurs, nos résultats pourraient également aider à révéler l’âge relatif des surfaces sur les corps sans air et à faciliter l’interprétation précise des données de télédétection obtenues à partir de ces corps”, a déclaré Kimura. “Bien que notre étude soit avant tout d’intérêt et de compréhension scientifiques fondamentaux, elle peut également aider à évaluer le degré de dégradation susceptible d’être causé par la poussière spatiale impactant les engins spatiaux robotisés ou habités à grande vitesse.”
Les découvertes de Kimura et al. ont été publiées dans la revue Nature Communications le 29 avril.
(Haut de tableau : Illustration de l’étude. De gauche à droite, un micrométéoroïde frappe Ryugu, Hayabusa2 renvoie un échantillon et l’échantillon est analysé par holographie électronique. Crédit : Yuki Kimura)
