Des fragments d’astéroïdes apportent une surprenante réponse à la question : d’où vient l’eau de la Terre ?
Des échantillons de l’astéroïde Itokawa renvoyés sur Terre par la sonde japonaise Hayabusa révèlent enfin leurs secrets, notamment le fait qu’ils sont riches en eau.
Des cosmochimistes ont analysé de minuscules fragments dans les échantillons et, pour la première fois, ils ont mesuré leur teneur en eau.
Ils ont déterminé que des astéroïdes comme Itokawa qui bombardait la Terre il y a des milliards d’années auraient pu apporter avec eux jusqu’à la moitié de l’eau des océans de la Terre, dont la masse actuelle est de 1,4 × 1021 kg.
Selon le cosmochimiste Ziliang Jin de l’université d’Arizona :
Nous avons découvert que les échantillons examinés étaient enrichis en eau par rapport à la moyenne des objets du système solaire interne.
La sonde Hayabusa a rencontré Itokawa en 2005 pour prélever des échantillons de minéraux et les ramener sur Terre. Ceux-ci sont arrivés en 2010, soigneusement emballés dans une capsule spéciale qui protégeait les échantillons de la chaleur de la réentrée.
Astéroïde de type S composé de minéraux siliceux, Itokawa appartient au deuxième type d’astéroïde le plus courant dans notre système solaire, dont on pense qu’il s’est détaché d’un gros morceau de roche lors d’une collision. Il orbite autour du Soleil dans la région intérieure de la ceinture principale d’astéroïdes, où les astéroïdes silices sont les plus courants.
L’astéroïde Itokawa photographié par la sonde Hayabusa. (JAXA)
Puisque les astéroïdes sont des reliques du système solaire primitif, vestiges du disque protoplanétaire qui tourbillonnait autour d’un jeune Soleil, à partir duquel les planètes se sont formées, ils peuvent nous en dire beaucoup sur la composition du système solaire quand il était encore en formation.
Cependant, selon les théories actuelles, quelque chose d’autre s’est passé à l’époque. C’est ce qu’on appelle le grand bombardement tardif, une période au début du système solaire, au cours de laquelle un nombre incroyablement élevé d’astéroïdes ont frappé les planètes intérieures.
Pour les scientifiques, ces astéroïdes ont apporté avec eux une énorme quantité d’eau, qui a contribué à façonner la planète que nous connaissons et aimons aujourd’hui. Mais on pensait que les astéroïdes de type C, ou astéroïdes carbonés, étaient responsables, ceux que l’on trouve aujourd’hui dans les régions extérieures de la ceinture d’astéroïdes.
Mais la teneur en eau d’Itokawa n’a pas été examinée avant les récents travaux de Jin et sa collègue cosmochimiste Maitrayee Bose.
Selon Bose :
Jusqu’à ce que nous l’ayons proposé, personne n’a pensé à y chercher de l’eau. Je suis heureux de vous annoncer que notre intuition a payé.
L’agence d’exploration aérospatiale japonaise (JAXA) a fourni aux deux chercheurs 5 précieux fragments d’astéroïde. Dans deux d’entre eux, ils ont trouvé du pyroxène, un minéral qui, sur Terre, contient de l’eau dans sa structure. Mais les conditions extrêmes de l’espace et de la ceinture d’astéroïdes auraient pu enlever une grande partie, sinon la totalité, de cette eau.
Morphologie originale des deux fragments d’Itokawa étudiés. (JAXA/ Z. Jin)
L’équipe a donc utilisé le Spectromètre, Nanoscale Secondary Ion Mass Spectrometer (NanoSIMS) de l’université d’Arizona pour déterminer la quantité restante. Il s’est avéré que c’était beaucoup, 698 à 988 parties par million, après correction pour la perte d’eau due aux impacts et aux processus internes qui auraient augmenté la température d’Itokawa. Cela suggère que l’astéroïde dont Itokawa s’est séparé avait une teneur en eau de 160 à 510 parties par million, selon les chercheurs.
On ne sait pas exactement comment Itokawa s’est formé, mais les scientifiques ont réussi à reconstituer un scénario probable. Ils croient qu’à l’origine, il faisait partie d’un astéroïde d’au moins 20 kilomètres de diamètre qui a été chauffé entre 540 et 815 °C à un moment donné.
Une collision importante ou plusieurs petites collisions ont brisé ce corps en plusieurs morceaux. Deux de ces pièces ont fusionné et sont devenues l’astéroïde en forme d’arachide à deux lobes, d’environ 550 mètres de long. Il a sa taille et sa forme actuelles depuis environ 8 millions d’années.
Les échantillons prélevés par Hayabusa proviennent d’une région lisse et poussiéreuse et selon Jin :
Bien que les échantillons aient été prélevés à la surface, nous ne savons pas où se trouvaient ces grains dans le corps d’origine. Mais notre meilleure supposition est qu’ils ont été enterrés à plus de 100 mètres de profondeur.
Avec l’eau retenue dans les minéraux, les chercheurs ont découvert que les minéraux eux-mêmes ont des compositions isotopiques d’hydrogène qui sont impossibles à distinguer des roches trouvées sur Terre et d’autres corps internes du système solaire. Ce qui signifie que ces corps partagent probablement une source d’eau et que les astéroïdes de type S jouent un rôle déterminant dans l’apport d’eau et d’autres éléments aux planètes.
Selon M. Bose :
Cela fait de ces astéroïdes des cibles hautement prioritaires pour l’exploration.
En ce moment, deux missions d’astéroïdes sont en cours, Hayabusa 2 de la JAXA explore Ryugu et OSIRIS-REx de la NASA explore Bennu. Ce sont des astéroïdes carbonés. Il n’y a actuellement aucun plan pour l’exploration future des astéroïdes silices, mais peut-être que ce résultat pourra changer cela.
L’étude publiée dans Science Advances : New clues to ancient water on Itokawa et présentée sur le site de l’université d’Arizona : ASU researchers find water in samples from asteroid Itokawa.
