Des expériences d’impact à hypervitesse sondent l’origine des matières organiques sur la planète naine Cérès

L’une des découvertes les plus intéressantes de la mission Dawn de la NASA est que Cérès, le plus gros objet de la ceinture d’astéroïdes située entre

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>Mars et

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”> Jupiter, héberge des matières organiques complexes. La découverte de molécules aliphatiques, constituées de chaînes de carbone et d’hydrogène, ainsi que la preuve que Cérès possède une abondance de glace d’eau et pourrait avoir été un monde océanique, signifie que cette planète naine pourrait avoir abrité autrefois les principaux ingrédients associés à la vie telle que nous la connaissons. .

Origines et impact sur les produits biologiques

La manière dont les matières organiques aliphatiques sont apparues sur Cérès a fait l’objet de recherches intensives depuis leur découverte en 2017. Certaines études ont conclu qu’une comète ou un autre impacteur riche en matières organiques les a livrées à Cérès ; d’autres indiquent les molécules formées sur la planète naine après que ses matériaux primordiaux aient été altérés par l’eau saumâtre. Mais quelle que soit leur origine, les matières organiques de Cérès ont été affectées par les impacts omniprésents qui ont grêlé sa surface.

La planète naine Cérès basée sur les observations du vaisseau spatial Dawn de la NASA. Crédit : NASA

Maintenant nouvelle recherche qui sera présenté le mardi 17 octobre lors de la réunion GSA Connects 2023 de la Geological Society of America, permettra aux scientifiques de mieux comprendre comment les impacts ont affecté les molécules aliphatiques de Cérès et quelles sont les implications pour déterminer leur origine et évaluer l’habitabilité de la planète naine.

Impacts et résilience organique

“Les matières organiques ont été initialement détectées à proximité d’un grand cratère d’impact, ce qui nous a motivé à examiner comment les impacts affectent ces matières organiques”, explique Terik Daly, planétologue au laboratoire de physique appliquée de Johns Hopkins qui a dirigé cette étude. “Nous constatons que les matières organiques pourraient être plus répandues qu’on ne l’avait initialement signalé et qu’elles semblent résister aux impacts de conditions semblables à celles de Cérès.”

L’importance de données complètes

Grâce aux données de Dawn, Daly savait que Cérès était recouverte de cratères d’impact de différentes tailles formés lorsque d’autres astéroïdes ont percuté Cérès. Mais ce qu’il ne comprenait pas encore, c’était comment ces impacts affectaient les composés aliphatiques – des informations nécessaires pour déterminer l’origine des matières organiques et comment leurs signatures auraient pu changer après avoir été exposées à de multiples impacts sur des milliards d’années.

Vue latérale du rideau d’éjecta créé lors d’une expérience d’impact à hypervitesse au champ de tir vertical Ames de la NASA. L’expérience a été conçue pour étudier les effets des impacts sur les matières organiques de Cérès. Crédit : NASA / Laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins

“Bien que les chercheurs aient réalisé des expériences d’impact et de choc sur divers types de matières organiques dans le passé”, explique Daly, “ce qui manquait était une étude dédiée au type de matières organiques détectées sur Cérès en utilisant le même type de méthode analytique utilisée par le vaisseau spatial Dawn. pour les détecter. Selon lui, cela permettrait des comparaisons directes entre les données expérimentales et celles des engins spatiaux.

Daly a travaillé avec une équipe comprenant Jessica Sunshine, astronome à l’Université du Maryland, et Juan Rizos, chercheur postdoctoral à l’Université du Maryland et maintenant astrophysicien à l’Instituto de Astrofisica de Andalucia en Espagne, pour mener une série d’études. expériences au champ de tir vertical Ames de la NASA. Les expériences ont imité les conditions d’impact typiques de Cérès, avec des vitesses d’impact comprises entre 2 et 6 km/s (4 400 et 13 000 mph) et des angles d’impact variant entre 15 et 90 degrés par rapport à l’horizontale.

Analyse de données innovante

Rizos et Sunshine ont également mené une nouvelle analyse combinant les données de deux instruments différents – la caméra et le spectromètre d’imagerie qui ont volé sur le vaisseau spatial Dawn – et ont ensuite utilisé un algorithme pour extrapoler les informations de composition du spectromètre jusqu’à la résolution spatiale plus élevée de la caméra. Les résultats leur ont permis d’étudier les matières organiques de manière plus détaillée que cela n’était possible auparavant.

Un cratère d’impact créé par une expérience d’impact à hypervitesse au champ de tir vertical Ames de la NASA. L’expérience a été conçue pour étudier les effets sur les impacts sur les matières organiques de Cérès. Crédit : NASA / Laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins

« Les gens avaient examiné séparément les données de la caméra Dawn et celles du spectromètre Dawn, mais personne d’autre n’avait adopté l’approche utilisée par notre équipe pour extrapoler les données d’un instrument à un autre, ce qui a fourni un nouvel levier dans notre recherche pour cartographier et comprendre l’origine. de matières organiques sur Cérès », explique Sunshine.

Aperçu des origines organiques et des explorations futures

Collectivement, les analyses de l’équipe pointent vers des résultats potentiellement intéressants.

“En capitalisant sur les atouts de deux ensembles de données différents collectés sur Cérès, nous avons pu cartographier les zones potentiellement riches en matières organiques sur Cérès à une résolution plus élevée”, explique Rizos. « Nous pouvons constater une très bonne corrélation entre les matières organiques et les unités provenant d’impacts plus anciens et avec d’autres minéraux comme les carbonates qui indiquent également la présence d’eau. Bien que l’origine des matières organiques reste mal comprise, nous avons maintenant de bonnes preuves qu’elles se sont formées à Cérès et probablement en présence d’eau. »

“Il est possible qu’un grand réservoir intérieur de matières organiques se trouve à l’intérieur de Cérès”, ajoute Rizos. “Donc, de mon point de vue, ce résultat augmente le potentiel astrobiologique de Cérès.”

Les chercheurs espèrent que les résultats d’une autre mission de la NASA appelée Lucy permettront bientôt de mieux comprendre les matières organiques présentes dans le système solaire. Sunshine fait également partie de l’équipe de cette mission et a réfléchi à la manière d’appliquer les résultats de l’étude en cours aux astéroïdes que Lucy étudiera à proximité de Jupiter. « Nous trouverons probablement des différences, car les astéroïdes troyens ont connu des histoires d’impact très différentes de celles de Cérès, et parce qu’il existe deux types d’astéroïdes troyens de composition différente. Les comparaisons avec Cérès nous aideront à comprendre la répartition des matières organiques dans le système solaire externe », dit-elle.

Pour tous les membres de l’équipe, ces résultats ont accru les attentes d’une autre mission vers Cérès. Dans le dernier Enquête décennale sur les sciences planétaires et l’astrobiologie“L’Académie nationale des sciences des États-Unis a approuvé le retour d’un échantillon de Cérès dans la liste restreinte des cibles de mission hautement prioritaires”, explique Rizos. « Si cela se produit, ce sera dans plusieurs décennies. De nouvelles analyses de données existantes constituent entre-temps un excellent moyen de faire de nouvelles découvertes.