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Histoires d'impacts
Fréquence des impacts météoritiques (IV) D'un point de vue statistique, les impacts météoritiques sont des processus aléatoires, tant dans l'espace que dans le temps. Car non seulement un corps de quelques kilomètres de diamètre peut s'écraser demain sur Terre mais plusieurs d'entre eux frôlent périodiquement notre planète à très courtes distances. Quand on discute du risque d'impact météoritique avec l'homme de la rue et même avec certains chercheurs, jusqu'il y a peu le public souriait gentillement et se moquait des scientifiques. En 1993, on s'en moquait encore, mais un an plus tard plus personne n'en rit. Comment le public et la communauté scientifique avaient-ils si soudainement changé d'attitude ? Il fallut en effet un évènement de taille pour changer l'opinion des gens et celui des scientifiques les plus réticents à cette idée. En mars 1993, le couple Shoemaker et David Levy de l'Observatoire Jamac découvrirent grâce au télescope du Mont Palomar une comète en chapelets, Shoemaker-Levy 9 qui, selon toute vraisemblance avait été secouée par un évènement majeur. Mais plus étonnant encore, on s'aperçut qu'elle suivait une orbite de collision... avec Jupiter. C'était un scoop ! En juillet 1994, tous les amateurs et les professionnels assistèrent comme prévu à son impact sur la planète géante. Pour la première fois dans l'histoire, on observait une collision dans le système solaire. C'était une collision à l'échelle cosmique, l'impact ayant détruit un volume deux fois plus grand que celui de la Terre et porté le sommet de l'atmosphère de Jupiter à plusieurs milliers de degrés ! C'est alors qu'on réalisa que ce qui s'était produit là-bas sur Jupiter pouvait se produire sur Terre... Tout d'un coup les astéroïdes devenaient des objets de préoccupation. Les faits étant ce qu’ils sont, le pessimiste voulait donc bien savoir quand le prochain astéroïde nous percutera ou quand tombera la prochaine comète qui nous rayera tous de la surface de la Terre ainsi que l’ont habilement suggéré les films “Deep Impact” et “Armageddon” sortis en 1998. Objectivement c’est une question qui devrait tous nous préoccuper; rappelez-vous l'évènement de la Tunguska en 1908 et celui de Tchéliabinsk survenu en 2013 (cf. ces vidéos). Les astéroïdes géocroiseurs, ennemis publics N°1 (NEO) La grande question est de savoir si un astéroïde (ou un fragment de comète) n'est pas en train de se diriger vers la Terre ? En 2000, et après 10 ans de recherche, les astronomes découvrirent ce qu'ils redoutaient : 1950 DA. Mais était-il l'ennemi cosmique N° 1 ? A l'époque il l'était. Aujourd'hui nous savons que sa trajectoire devrait croiser celle de la Terre en 2880. Mais il a moins d'une chance sur 300 de percuter la Terre. Mesurant un peu plus d'1 km de longueur, son impact sur Terre libérerait une énergie équivalente à 100 GT de TNT sachant que 10 MT équivaut à l'explosion d'une bombe à hydrogène... Ainsi, dans un peu plus de 800 ans, dans une fraction de seconde à l'échelle cosmique, il est possible que nos descendants aient rendez-vous avec l'Apocalypse, peut-être même avant. Et ce petit corps n'est sans doute pas le seul à se diriger vers la Terre... Mais relativisons tout de même le danger, car les effets du chaos à long terme s'allient à nous pour perturber les orbites planétaires, et généralement, pour écarter le risque de collision. Ceci dit, le danger potentiel qu'un astéroïde NEO, dit géocroiseur percute la Terre est bien réel, d'autant plus qu'on en dénombre plus de 21000 et actuellement on en découvre plus de 2000 chaque année (cf. ces statistiques du CNEOS) ! Risques d'impacts avec un géocroiseur Connaissant le risque de collision, sa fréquence et sa gravité éventuelle, un défi s'offre à la communauté scientifique : que peuvent faire les experts pour éviter que ce plan catastrophe ne se réalise ? Tout d'abord rappelons quels sont les risques de collisions avec un astéroïde géocroiseur. Depuis qu'on les surveille, d'innombrables géocroiseurs de quelques mètres à centaines de mètres de longueur nous frôlent régulièrement à une vitesse comprise entre 5 et 20 km/s (15 km/s en moyenne). La plupart gravitent sur une orbite très elliptique et reviennent périodiquement, au plus tôt tous les 4-5 ans, sinon dans quelques siècles. Certains ne sont découverts que quelques heures avant leur passage comme 1996 JA1, voire même et c'est plus ennuyeux, après leur passage comme ce fut le cas en 1989 avec le NEO 1989 FC Asclepius qui mesure 500 m de longueur. Grâce aux programmes de veille permanente du ciel, on espère que ce genre de surprise ne surviendra plus. On reviendra sur les conséquences d'un impact
Parmi les géocroiseurs qui nous ont frôlé de très près, le 10 août 1972, un bolide de 1000 tonnes mesurant une quinzaine de mètres est passé à 58 km d'altitude au-dessus de l'ouest de l'Amérique du Nord puis est reparti dans l'espace (cf. cette vidéo). Il y eut également des rencontres très rapprochées : - l'objet 2023 BU de 3.5 à 8.5 m de longeur passa à 3600 km de distance le 26 janvier 2023, un record de proximité ! - l'objet 2017 GM du groupe Apollo de 4 m de longueur passa à 11520 km de distance le 4 avril 2017 - l'objet 2017 EA de 2 à 4.4 m de longueur passa à 14500 km de distance le 3 mars 2017 - le NEO 2012 DA14 de 50 m de longeur qui à 27700 km de distance le 15 février 2013. On pourrait encore citer de nombreux autres exemples. D'ici 2101, l'étude des orbites des astéroïdes connus confirme que près de 40 astéroïdes NEA et autre NEO mesurant entre 10 m et 2060 m de longueur (2002 NT7) peuvent potentiellement entrer en collision avec la Terre ! Heureusement, la probabilité potentielle d'un impact est très faible, de l'ordre de 1 chance sur 5500 à 1 chance sur 25000 pour les corps les plus dangereux, ce qui représente un risque d'impact 0 sur l'échelle de Turin qui va jusqu'à 9 (voir plus bas), donc sans conséquence locale. Cela concerne par exemple le NEA 2000 SG344, un astéroïde très pâle de magnitude absolue +24.8 qui mesure 40 m de diamètre et qui se déplace à hauteur de l'orbite terrestre à 1.37 km/s, donc au moins 4 fois plus lentement que la plupart des autres candidats. Il a une chance sur mille de percuter la Terre entre 2068 et 2101. Citons également le NEO 99942 alias 2004 NM4 mieux connu sous le nom d'Apophis. Il s'agit d'un bloc de fer (sidérite) de 250 mètres de diamètre découvert en 2004 qui a 1 chance sur 12000 de percuter la Terre le 13 avril 2036. Actuellement, le risque d'impact est de 0 sur l'échelle de Turin (voir plus bas) et sera de 1 au maximum, donc avec potentiellement des conséquences locales. Il y a de nombreux autres géocroiseurs potentiellement à risque comme 2002 NT7 de 2 km de diamètre mais à mesure que les années passent et que les trajectoires se précisent, on découvre que tout risque de collision est écarté. Il en est de même de la Tesla d'Elon Musk lancée par la première fusée Falcon Heavy le 6 février 2018. L'objet à présent considéré comme un NEA a été référencé par le JPL sous le code ou Target Body 143205 ou 2002 XQ92. Il devrait passer au plus près de la Terre en 2091. Au cours des trois millions d'années à venir, la probabilité que cette voiture percute la Terre est de 6% et de 2.5% qu'elle percute Vénus. Le risque est donc nul sur l'échelle de Turin (voir plus bas). Car il faut relativiser ce genre d'évènement. Selon Donald Yeomans du JPL à Pasadena, "un objet de cette taille n'a une chance de nous percuter qu'une fois tous les quelques millions d'années et des données plus précises permettront sans doute d'éliminer ce risque." Et de fait, un mois plus tard les nouvelles données écartaient tout risque de collision. A consulter : Near-Earth Objects, The Watchers Liste des découvertes récentes et des rencontres rapprochées PHA Close Approaches To The Earth, MPC
A l'heure actuelle le programme NEO a attribué un risque compris entre 0 et 1 sur l'échelle de Turin à une quarantaine d'objets. La plupart de ces corps présentent un risque "0"; ils sont considérés comme des objets à surveiller mais sans importance. Du reste il ne fait aucun doute qu'un jour ou l'autre nous devrons faire face à un impact. Passage des petits corps, le cas de 2020 QG Outre les NEO, de nombreux petits corps mesurant moins de 30 m frôlent régulièrement la Terre et sont rarement détectés. Ces "near miss" sont nombreux (tout dépend de leur taille) et pour les moins "chanceux" cela se termine en bolide et, plus rarement, en (micro)météorite. Ceux qui pénètrent dans l'atmosphère ont en général entre 1 et 20 m de longueur. Vu qu'ils se désintègrent, ce ne sont pas les cibles du programme NEO (qui surveille en priorité ceux de 30-50 m). Nous avons assisté au passage de l'un d'entre eux le 16 août 2020. L'astéroïde 2020 QG alias ZTF0DxQ fut observé avec la nouvelle caméra installée en 2018 sur le télescope Samuel-Oschin de l'observatoire du mont Palomar. Mais comme le révèle cette photo prise dans le cadre du sondage Zwicky Transient Facility du Caltech, il fut découvert le 16 août 2020 à 12h08 TU, c'est-à-dire 6 heures après son passage. La NASA admit : "Nous ne l'avions pas vu venir". Sa magnitude d'environ 17.9 à cette époque indique qu'il mesure entre 2 et 6 m de longueur. Il se déplaçait à 12.3 km/s et frôla la Terre au-dessus de l'océan Indien à seulement 2950 km d'altitude. C'est le premier astéroïde qui frôla la Terre à une si courte distance. Ce petit astéroïde appartient au groupe Apollo (la même famille que Cérès). Le demi-grand axe de son orbite mesure 1.94 UA et est incliné de 5.5°. Sa période est de 990.38 jours soit 2.71 ans. Il repassera donc dans quelques années mais généralement à plus de 1 ou 2 UA de la Terre. Il repassera à 0.875 UA soit 130.9 millions de kilomètres de la Terre le 10 mai 2031 (cf la simulation du JPL). Sa magnitude sera de 33 et donc inacessible aux amateurs. A voir : Gravity Simulator
2020 QG ne représente aucun risque. En revanche, il permit de voir comment la trajectoire d'un petit astéroïde est déviée par la gravité de la Terre. Comme le montre les simulations, la trajectoire de cet astéroïde s'est infléchie d'environ 45° lorsqu'il frôla notre planète. Les mini-lunes ou les Orbiteurs Capturés Temporairement (TCO) Les Objets ou Orbiteurs Capturés Temporairement (TCO) sont des satellites naturels de la Terre, des géocroiseurs captifs du groupe des NEO. Ils constituent une sous-population extrêmement importante d'objets gravitant près de la Terre, car ils constituent la cible la plus facile pour de futures missions spatiales ayant pour objectif de ramener des échantillons, de rediriger ou à exploiter les astéroïdes. Les TCO restent en orbite autour de la Terre avant de se consumer dans l'atmosphère ou d'être déviés vers l'espace. A ce jour, un seul TCO a été observé au télescope, 2006 RH 120, qui gravita autour de la Terre durant environ 11 mois avant de se consumer dans l'atmosphère. Mais sa désintégration n'a pas été observée. Un autre bolide catalogué DN160822_03 explosa au-dessus du désert australien le 22 août 2016 comme on le voit ci-dessous. En examinant les données enregistrées par six observatoires d'Australie méridionale affiliés au réseau Desert Fireball Network (DFN) - un réseau de caméras mis en place à travers l'Australie pour capturer des images de bolides pénétrant dans l'atmosphère - et en étudiant sa trajectoire, Patrick M. Shover de l'Université Curtin d'Australie et ses collègues estiment qu'il s'agissait de la désintégration d'un TCO. Sa vitesse initiale était d'environ 11 km/s soit 39600 km/h. Les chercheurs ont publié les résultats de son étude dans la revue "The Astronomical Journal" en 2019 (en PDF sur arXiv).
En étudiant les trajectoires de ces mini-lunes, les chercheurs espèrent mieux comprendre comment nous pourrions empêcher ces objets de percuter la Terre et comment nous pourrions explorer ces objets afin d'exploiter les ressources qu'ils renferment. On y reviendra. Ceci dit avec deux observations en 13 ans, les TCO sont extrêmement rares. Si les NEO sont des tueurs potentiels qu'il faut donc surveiller de près pour éviter un scénario catastrophe dans un avenir proche, à long terme la situation est tout aussi critique, même avec des NEO évoluant sur des orbites a priori stables qui aujourd'hui ne représentent aucun danger et servent même de cible à des impacteurs pour voir comment ils réagissent, comme ce fut le cas de la mission DART vers l'astéroïde binaire Didymos en 2022 sur laquelle nous reviendrons. Le problème qui préoccupe les scientifiques est celui des effet du chaos, en particulier des fluctuations à long terme des orbites planétaires et des petits corps (cf. le chaos dans le système solaire). Dans une étude publiée dans les "MNRAS" en 2024, le dynamicien des géocroiseurs Marco Fenucci de l'ESA et l'astrophysicien Albino Carbognani de l'Institut national d'astrophysique de l'INAF, à Palerme, en Italie, ont simulé les orbites autour du Soleil de 3700 "petits" astéroïdes NEO (< 1000 m de longueur) au cours des 20000 prochaines années pour savoir où et quand certains finiront par s'écraser. Ils confirment qu'il existe une probabilité élevée que certains d'entre eux dont Didymos et sa lune entrent en collision avec Mars et dans une moindre mesure avec la Terre. Selon Fenucci, ces petits NEO ont toutes les chances de traverser l'orbite de Mars au cours des 20000 prochaines années. Il est même très probable que dans 6000 ans et encore une fois dans 13000 ans, les orbites de ces NEO soient extrêmement proches de celle de Mars. Si l'un d'eux suit une orbite de collision avec Mars, deux scénarii sont possibles : soit le NEO présente une très faible cohésion interne (comme Bennu par exemple), se disloque et se consume dans l'atmosphère, soit il est trop dense et percute la planète. Dans ce cas, un NEO comme Didymos de 780 m de longueur formera un cratère d'impact de 300 m de diamètre, soulevant un nuage de poussière atmosphérique qui pourrait persister durant plusieurs mois et expulser des éjecta solides à plusieurs centaines de kilomètres à la ronde (cf. le cratère Corinto). Tant qu'il n'a pas d'astronautes sur Mars, ces NEO ne représentent aucun danger durant quelques milliers d'années encore et au contraire, leur étude permet aux scientifiques de la défense planétaire de mieux comprendre comment nous pouvons protéger la Terre de tels impacts. A lire : Le chaos dans le système solaire
Comme le montrent les graphiques ci-dessus, bien que le risque de collision soit beaucoup plus faible pour la Terre, notre planète est également une cible potentielle (le MOID ou distance minimale d'insertion orbitale est de 0.02 UA soit 3 millions de km entre Didymos et la Terre contre 10-8 UA soit 1.5 km entre Didymos et Mars). Selon les auteurs, "un astéroïde de 100 mètres de diamètre risque de percuter la Terre et de détruire une ville" en tuant des millions de personnes. Selon les simulations, "il existe 25000 astéroïdes mesurant environ 140 m de longueur se déplaçant dans l'espace proche de la Terre dont environ 15000 n'ont pas encore été détectés." Nous verrons plus loin que défendre la Terre contre ces astéroïdes potentiellement tueurs nécessite de savoir d'où ils proviennent pour prévoir leurs trajectoires futures et calculer le risque de collision avec la Terre. Les scientifiques estiment qu'après les NEO, les astéroïdes offrant le plus grand risque proviennent de collisions dans la Ceinture principale des astéroïdes car ils suivent ensuite des trajectoires aléatoires qui peuvent directement les conduire vers la Terre. Enfin, si un jour on exploite les ressources minières des astéroïdes proches de la Terre, il faudra être très prudent lors de leur exploitation et ne certainement pas les diviser ou les dynamiter au hasard. En effet, de nombreux petites rochers peuvent se détacher de ces amas de cailloux peu solidaires et dériver dans l'espace. Si beaucoup d'entre eux resteront loin de la Terre, certains gros rochers pourraient être attirés par la Terre. Si on peut encore gérer le risque d'un seul astéroïde, en gérer plusieurs en même temps devient une mission impossible. Comme le dit Fenucci, "Si vous mettez dans l'espace davantage de substances susceptibles d'avoir un impact sur la Terre, cela deviendra un problème." Prochain chapitre
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