La NASA a frappé dans le mille fin septembre avec DART, le Double Asteroid Redirection Test, qui a fait voler un vaisseau spatial directement au cœur d’un astéroïde à proximité. La mission kamikaze à sens unique a percuté la roche spatiale de la taille d’un stade et a réussi à réinitialiser l’orbite de l’astéroïde. DART a été le premier test d’une stratégie de défense planétaire, démontrant que les scientifiques pouvaient potentiellement dévier un astéroïde se dirigeant vers la Terre.
Les chercheurs du MIT disposent désormais d’un outil qui pourrait améliorer l’objectif des futures missions de ciblage d’astéroïdes. L’équipe a développé une méthode pour cartographier la structure intérieure d’un astéroïde, ou distribution de densité, basée sur la façon dont la rotation de l’astéroïde change lorsqu’il fait une rencontre rapprochée avec des objets plus massifs comme la Terre.
Savoir comment la densité est distribuée à l’intérieur d’un astéroïde pourrait aider les scientifiques à planifier la défense la plus efficace. Par exemple, si un astéroïde était constitué d’une matière relativement légère et uniforme, un vaisseau spatial de type DART pourrait viser différemment que s’il déviait un astéroïde avec un intérieur plus dense et moins équilibré.
“Si vous connaissez la distribution de densité de l’astéroïde, vous pourriez le frapper au bon endroit pour qu’il s’éloigne réellement”, explique Jack Dinsmore ’22, qui a développé la nouvelle technique de cartographie des astéroïdes en tant qu’étudiant de premier cycle du MIT spécialisé en physique.
L’équipe est impatiente d’appliquer la méthode à Apophis, un astéroïde géocroiseur dont on estime qu’il présenterait un danger important s’il devait avoir un impact. Les scientifiques ont exclu la probabilité d’une collision lors des prochains survols d’Apophis depuis au moins un siècle. Au-delà, leurs prévisions deviennent floues.
“Apophis manquera la Terre en 2029, et les scientifiques l’ont dégagée pour ses prochaines rencontres, mais nous ne pouvons pas la dégager pour toujours”, déclare Dinsmore, qui est maintenant étudiant diplômé à l’Université de Stanford. “Donc, il est bon de comprendre la nature de cet astéroïde particulier, car si jamais nous avons besoin de le rediriger, il est important de comprendre de quoi il est fait.”
Dinsmore et Julien de Wit, professeur adjoint au Département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes (EAPS) du MIT, détaillent leur nouvelle méthode dans une étude parue aujourd’hui dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
Filature bouillie versus crue
Les graines de la méthode de cartographie des astéroïdes de l’équipe sont nées d’un cours du MIT que Dinsmore a suivi l’année dernière, enseigné par de Wit. La classe, 12.401 (Essentials of Planetary Sciences), présente les principes de base et les mécanismes de formation des planètes, des astéroïdes et d’autres objets du système solaire. En tant que projet final, Dinsmore a exploré le comportement d’un astéroïde lors d’une rencontre rapprochée.
En classe, il a écrit un code pour simuler différentes formes et tailles d’astéroïdes ainsi que la façon dont leur dynamique orbitale et de rotation change lorsqu’elle est influencée par l’attraction gravitationnelle d’un objet plus massif comme la Terre.
“Au départ, j’ai juste essayé de demander, que se passe-t-il lorsqu’un astéroïde passe par la Terre ? Est-ce qu’il répond du tout ? Parce que je n’étais pas sûr », se souvient Dinsmore. “Et la réponse est, c’est le cas, d’une manière qui dépend très fortement de la forme et des propriétés physiques de l’astéroïde.”
Cette prise de conscience initiale a suscité une autre question : la dynamique de la rencontre rapprochée d’un astéroïde pourrait-elle être utilisée pour prédire non seulement sa forme et sa taille, mais également sa composition interne ? Pour obtenir une réponse, Dinsmore a poursuivi le projet avec de Wit, par le biais du programme d’opportunités de recherche de premier cycle du MIT (UROP), qui permet aux étudiants d’effectuer des recherches originales avec un membre du corps professoral.
Lui et de Wit ont plongé plus profondément dans la dynamique d’une rencontre rapprochée, écrivant un code plus complexe, qu’ils ont utilisé pour simuler un zoo de différents astéroïdes, chacun avec une taille, une forme et une composition interne différentes, ou une distribution de densité. . Ils ont ensuite exécuté la simulation pour voir comment la rotation de chaque astéroïde devrait osciller ou se déplacer lorsqu’il passe à proximité d’un objet d’une certaine masse et d’une certaine attraction gravitationnelle.
Un match serré
L’équipe présente ses résultats dans une nouvelle «boîte à outils» logicielle qu’elle nomme AIME, pour Asteroid Interior Mapping from Encounters (l’acronyme se traduit également par «amour» en français). Le logiciel peut être utilisé pour reconstruire la distribution de densité interne d’un astéroïde, à partir d’observations de son changement de spin lors d’une rencontre rapprochée.
Les chercheurs disent que, si les scientifiques peuvent prendre des mesures plus détaillées des astéroïdes et de leur dynamique de rotation lors de rencontres rapprochées, ces mesures pourraient être utilisées pour améliorer les reconstructions de l’intérieur des astéroïdes par AIME.
Leur meilleure chance, disent-ils, pourrait venir avec Apophis. Au cours de ses prochaines rencontres rapprochées, de Wit et Dinsmore espèrent que les astronomes pointeront leurs télescopes vers la roche spatiale pour mesurer sa taille, sa forme et son évolution de rotation au fil de son passage. Ils pourraient ensuite alimenter ces mesures dans AIME pour trouver une correspondance – un astéroïde simulé avec la même taille, forme et dynamique de rotation qu’Apophis, qui se rapporte également à une distribution de densité intérieure particulière.
“Ensuite, avec AIME, vous pourriez publier une carte de densité qui représente très probablement l’intérieur d’Apophis”, explique Dinsmore.
“Comprendre les propriétés intérieures des astéroïdes nous aide à comprendre dans quelle mesure les rencontres rapprochées pourraient être préoccupantes, et comment les gérer, ainsi que où ils se sont formés et comment ils sont arrivés ici”, ajoute de Wit. “Maintenant, avec ce cadre, il existe une nouvelle façon de voir à l’intérieur d’un astéroïde.”
Cette recherche a été soutenue, en partie, par le bureau MIT UROP.
