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Deux cosmochimistes de l’Arizona State University ont procédé à la toute première mesure de la quantité d’eau contenue dans des échantillons prélevés à la surface d’un astéroïde. Les échantillons provenaient de l’astéroïde Itokawa et ont été recueillis par la sonde spatiale japonaise Hayabusa.

De l’eau dans les échantillons de l’astéroïde Itokawa

Les conclusions de l’équipe suggèrent que des impacts au début de l’histoire de la Terre avec des astéroïdes similaires auraient fournis jusqu’à la moitié de l’eau de mer de notre planète.
« Nous avons constaté que les échantillons que nous avons examinés étaient enrichis en eau par rapport à la moyenne des objets du système solaire interne », a déclaré Ziliang Jin, chercheur postdoctoral à l’école d’exploration de la Terre et de l’espace de l’USS, Jin est l’auteur principal du document publié le 1er mai dans Science Advances, qui rend compte des résultats. Son coauteur est Maitrayee Bose, professeur adjoint à l’école.
« C’est un privilège que l’agence spatiale japonaise JAXA soit disposée à partager cinq particules d’Itokawa avec un enquêteur américain », a déclaré Bose.
L’idée de l’équipe de rechercher de l’eau dans les échantillons d’Itokawa a été une surprise pour le projet Hayabusa. « Jusqu’à ce que nous le proposions, personne ne pensait à chercher de l’eau », a déclaré Bose. « Je suis heureux d’annoncer que notre intuition a porté ses fruits. »
L’équipe a identifié le pyroxène, une substance minérale, dans deux des cinq particules. Dans les échantillons terrestres, les pyroxènes ont de l’eau dans leur structure cristalline. Bose et Jin soupçonnaient que les particules d’Itokawa pourraient aussi avoir des traces d’eau, mais ils voulaient savoir exactement combien. Itokawa a eu une histoire hors du commun, impliquant le chauffage, des impacts multiples, des chocs et des fragmentations. Ceux-ci augmenteraient la température des minéraux et chasseraient l’eau.
Pour étudier les échantillons, représentant chacun environ la moitié de l’épaisseur d’un cheveu humain, l’équipe a utilisé le spectromètre de masse à ions nanométriques à l’échelle nanométrique (NanoSIMS) de l’ASU, qui permet de mesurer avec une grande précision ces minuscules grains de minéraux.

Les échantillons étaient d’une richesse inattendue en eau

Les mesures NanoSIMS ont révélé que les échantillons étaient d’une richesse inattendue en eau. Elles suggèrent également que même des astéroïdes nominalement secs, tels qu’Itokawa, pourraient en fait contenir plus d’eau que ne l’ont supposé les scientifiques.

échantillons-utilisés-pour-découvrir-eauLes échantillons utilisés pour découvrir de l’eau.

Itokawa est un astéroïde en forme d’arachide mesurant environ  548 mètres de long et 210 à 300 mètres de large. Il fait le tour du Soleil tous les 18 mois à une distance moyenne de 1,3 fois la distance Terre-Soleil. Une partie du trajet d’Itokawa l’amène à l’intérieur de l’orbite terrestre et au plus loin, elle voyage un peu au-delà de l’orbite de Mars.
Sur la base du spectre d’Itokawa dans les télescopes terrestres, les scientifiques planétaires le placent dans la classe S. Cela le lie aux météorites caillouteuses, qui seraient des fragments d’astéroïdes de type S brisés lors de collisions.
« Les astéroïdes de type S sont l’un des objets les plus courants de la ceinture d’astéroïdes », a déclaré Bose. « Ils se sont initialement formés à une distance du Soleil d’un tiers à trois fois la distance de la Terre. » Elle ajoute que bien qu’ils soient petits, ces astéroïdes ont conservé leur eau et les autres matières volatiles avec lesquelles ils se sont formés.
Itokawa ressemble structurellement à une paire de tas de gravats réunis. Il a deux lobes principaux, chacun constellé de rochers mais ayant des densités globales différentes, tandis que la section entre les lobes est plus étroite.

Itokawa est le vestige d’un corps parent d’au moins 20 kilomètres de large

Jin et Bose soulignent qu’Itokawa d’aujourd’hui est le vestige d’un corps parent d’au moins 20 kilomètres de large qui a été chauffé à un moment donné entre 535 et 816 degrés Celsius. Le corps parent a subi plusieurs chocs importants à la suite d’impacts, avec un dernier événement qui l’a fracturée. À la suite de ces événements, deux des fragments ont fusionné pour former l’Itokawa d’aujourd’hui, qui a atteint sa taille et sa forme actuelles il y a environ 8 millions d’années.
« Les particules que nous avons analysées provenaient d’une partie d’Itokawa appelée la mer des Muses », a déclaré Bose. « C’est une zone lisse et recouverte de poussière sur l’astéroïde. » Jin a ajouté: « bien que les échantillons aient été collectés à la surface, nous ne savons pas où se trouvaient ces grains dans le corps parent d’origine. Mais notre meilleure estimation est qu’ils ont été enterrés à plus de 100 mètres de profondeur. »
Il ajoute que malgré l’effondrement du corps parent et que les grains de l’échantillon sont exposés aux radiations et aux impacts de micrométéorites à la surface, les minéraux montrent toujours des traces d’eau. En outre, « les minéraux ont des compositions isotopiques de l’hydrogène qui sont indiscernables de la Terre », a déclaré Jin.
« Cela signifie que les astéroïdes de type S et les corps parents de chondrites ordinaires sont probablement une source importante d’eau et plusieurs autres éléments pour les planètes terrestres », a expliqué Bose. Elle a ajouté: « et nous ne pouvons le dire que grâce aux mesures isotopiques in situ effectuées sur des échantillons de régolite d’astéroïdes dans leur poussière de surface et leurs roches.

Cela fait de ces astéroïdes des cibles hautement prioritaires pour l’exploration

Bose note qu’elle construit actuellement un laboratoire propre à l’ASU, qui, avec le NanoSIMS (financé en partie par la National Science Foundation), serait le premier établissement de ce type dans une université publique permettant d’analyser les grains de poussière provenant d’autres corps du système solaire.
Une autre mission japonaise, Hayabusa 2, se trouve actuellement sur un astéroïde nommé Ryugu, où elle prélèvera des échantillons qui seront ramenés sur Terre en décembre 2020. Le directeur du Centre d’études sur les météorites de l’USS et le nouveau directeur de l’école de l’exploration de la Terre et de l’espace , Le professeur Meenakshi Wadhwa, est membre de l’équipe d’analyse initiale de la chimie pour la mission Hayabusa 2. L’ASU participe également à la mission de retour des échantillons d’OSIRIS-REx de la NASA, qui est en orbite autour de l’astéroïde Bénou.
Parmi les autres instruments, l’engin spatial transporte le spectromètre à émission thermique d’OSIRIS-REx (OTES), conçu par le professeur Philip Christensen de l’ASU géré et construit à l’école. OSIRIS-REx devrait collecter des échantillons de Bénou à l’été 2020 et les ramener sur Terre en septembre 2023.
Pour les scientifiques planétaires et les cosmochimistes qui dressent un tableau de la formation du système solaire, ces astéroïdes sont une excellente ressource, comme des restes des blocs de construction pour le système planétaire, ils varient considérablement entre eux tout en préservant les matériaux des débuts de l’histoire du système solaire.

Un mécanisme similaire qui produit de l’eau serait commun aux exoplanètes rocheuses

« Les missions de retour d’échantillons sont obligatoires si nous voulons vraiment faire une étude approfondie des objets planétaires », a déclaré Bose. « La mission Hayabusa sur Itokawa a élargi nos connaissances sur le contenu instable des corps qui ont contribué à la formation de la Terre », a-t-elle ajouté. « Il ne serait pas surprenant qu’un mécanisme similaire qui produit de l’eau, soit commun aux exoplanètes rocheuses entourant d’autres étoiles. »
Source : Arizona State University
Crédit photo : Pixabay / Pixabay

Astéroïde Itokawa : découverte d'eau dans des échantillonsmartinEspace
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