Cérès, un Astéroïde plein d'Eau

Le plus gros astéroïde de notre système solaire crache donc de la vapeur d’eau dans l’espace. C’est ce que nous apprend une étude parue cette semaine dans la revue britannique Nature.

Cérès, qui fut le premier astéroïde découvert (par Giuseppe Piazzi le premier jour de 1801), et toujours le plus gros à ce jour, pourrait presque être appelé une planète naine. L’équipe menée par Michael Küppers, de l’agence spatiale européenne (ESA), le considère d'ailleurs comme une planète naine au vu du titre de son papier. Il y montre comment Cérès « crache » de la vapeur par deux endroits de sa surface et à intervalles irréguliers.

Ces observations ont pu être faites grâce à l’observatoire spatial Herschel. Le taux de production d’eau de Cérès a pu être évalué, il est de l’ordre de 6 kilogrammes par secondes (soit 6 litres/s, si elle était liquide).

Vue d'artiste du phénomène d'évaporation d'eau sur Cérès. 

Cette nouvelle est importante pour tous les chercheurs qui s’intéressent à l’origine de l’eau dans notre système solaire et sur Terre bien sûr. Cela faisait 30 ans que l’on soupçonnait Cérès de contenir de l’eau en quantité non négligeable, et on en a maintenant la preuve éclatante.

Et ce qui est vraiment un bonne nouvelle, c’est qu’une sonde va très bientôt visiter de ce gros astéroïde, après avoir visité avec succès l’autre gros astéroïde de la ceinture du même nom qu’est Vesta. La sonde Dawn est en effet prévue pour aller à la rencontre de Cérès dans les prochains mois.

L’une des questions les plus brûlantes que se posent les planétologues est : pourquoi Vesta et Cérès sont-ils si différents, alors qu’ils se trouvent à peu près au même endroit en terme de distance du soleil (2,4 U.A pour Vesta et 2,8 U.A pour Cérès).

Les deux astéroïdes apparaissent en fait à l’opposé l’un de l’autre : Vesta montre qu’il a connu dans le passé un fort échauffement interne avec une intense activité volcanique sur toute sa surface, alors que Cérès n’a visiblement rien connu de tel et ne semble pas avoir acquis une température interne suffisante pour fondre de la roche.

Or, il se trouve que c’est peut-être justement leur abondance en eau différente qui fait de ces deux corps des cousins si différents. La source de vapeur qui vient d’être observée sur Cérès par Küppers et al. pourrait être liée à un phénomène de dissipation d’énergie qui lui a justement empêché de s’échauffer trop.

Vesta vu par Dawn
(NASA/JPL-Caltech/UCAL/MPS/DLR/IDA)

Le mécanisme de production de vapeur qui est proposé implique la fonte de glace de subsurface, qui vient ensuite couler vers la surface puis s’évapore dans le vide de l’espace. Comme la vapeur possède une très bonne conductivité thermique, la sublimation de glace au cours de la formation de Cérès il y a 4,6 milliards d’années, a pu dissiper énormément de chaleur de l’intérieur de l’astéroïde vers l’extérieur et l’empêcher ainsi de ressembler à Vesta.

Vous allez donc maintenant poser la question : pourquoi Cérès a-t-il autant d’eau et pas Vesta ? La réponse la plus probable, en tous cas celle que les spécialistes préfèrent, est que Cérès et Vesta ne se seraient pas formé au même endroit originellement : Cérès se serait formé bien plus loin, au-delà de ce qu’on appelle la limite de glace. Il s'agit, dans le système solaire primordial, de la limite au delà de laquelle l'eau ne peut plus être liquide.

Mais alors vient naturellement une autre question : si Cérès s'est formé plus loin qu'il n'est actuellement, comment se retrouve-t-il là aujourd'hui ? 

Et bien il existe une réponse là encore, heureusement. Lors de la formation des différentes planètes et astéroïdes, il aurait pu exister un phénomène de mouvements de matière généralisé sur les petits corps, dû à la migration des orbites des planètes géantes, au premier rang desquelles Jupiter. Vesta et Cérès, auraient ainsi pu se retrouver au final à proximité l'un de l'autre bien que s'étant formés dans des zones très différentes.

L'un des plus gros indices selon lequel les planètes géantes ont pu connaître une telle migration de leur orbite remonte à la découverte en 1995 des premières exoplanètes, de la taille de Jupiter, mais orbitant aussi près de leur étoile que Mercure le fait autour du Soleil... dans une zone où elles ne pouvaient pas s'être formées. Elles avaient donc migré.

Dawn (NASA/JPL-Caltech/UCLA/McREL)

La migration de Jupiter permet en outre d'expliquer d'autres phénomènes comme par exemple l'existence de différents groupes d’astéroïdes dans la grande ceinture, ou encore l'apparition d'une intense période d'impacts sur la Terre et la Lune (appelé couramment le Late Heavy Bombardment), qui eu lieu il y  a environ 4 milliards d'années. 

Jupiter dans son mouvement aurait déstabilisé violemment toute une population d'astéroïdes et de comètes qui ont alors pu apporter quantité de molécules organiques et de l'eau par chez nous...

Bien évidemment, le tableau n'est pas encore parfait, il reste beaucoup d'inconnues et la prochaine exploration de Cérès par Dawn nous en dira sûrement bien plus...

Source : 

Localized sources of water vapour on the dwarf planet Ceres

Michael Küppers et al.

Nature 505, 525–527 (23 January 2014)

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Vesta vicitme de deux gros impacts