Des chercheurs utilisant le Télescope Spatial James Webb (JWST) ont découvert un élément d’eau sur l’astéroïde mystérieux et riche en métal, Psyche. Ces résultats indiquent que l’hydratation pourrait se manifester sous forme de rouille, offrant ainsi des indices sur la formation de cet objet énigmatique.
L’astéroïde 16 Psyche se distingue dans la ceinture principale d’astéroïdes entre Mars et Jupiter. Avec un diamètre impressionnant de 280 kilomètres, cet objet en forme de pomme de terre était initialement considéré comme entièrement métallique. La surface extrêmement brillante de Psyche a conduit les chercheurs à penser qu’il pourrait s’agir du cœur riche en fer d’un planétésimal, un bloc de construction planétaire, et pourrait révéler des informations sur la formation de la Terre et des autres planètes telluriques. Certains estiment même que les composants rares de l’astéroïde pourraient valoir jusqu’à 100 000 quadrillions de dollars, un véritable trésor dans l’espace.
C’est cette hypothèse sur la composition de l’astéroïde qui a motivé la mission Psyche de la NASA. Lancée en octobre 2023, cette mission devrait atteindre l’astéroïde en 2029 pour une étude approfondie.
Cependant, tout ce qui brille n’est pas or, ni même métal. Au cours de la dernière décennie, de nouvelles données concernant la densité et les spectres de réflectance de Psyche — l’intensité des différentes longueurs d’onde de la lumière du soleil réfléchies par la surface de l’astéroïde — suggèrent qu’il s’agit probablement d’un monde mixte de silicates et de métaux.
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En 2017, des chercheurs ont découvert des traces prometteuses d’un autre élément : l’eau. Les spectres de la région infrarouge, à des longueurs d’onde longues que nous percevons comme de la chaleur mais que nous ne pouvons pas voir, ont montré la signature des unités hydroxyles — la molécule OH, qui fait partie de l’eau.
Ces résultats ont suggéré que la surface de Psyche pourrait contenir de petites quantités d’eau, soit sous forme de glace, soit sous forme de minéraux hydratés. Cependant, les résultats étaient peu concluants, car le spectre, collecté à l’aide de l’Infrared Telescope Facility de la NASA à Hawaï, pourrait avoir été altéré par l’eau dans l’atmosphère terrestre. De plus, les chercheurs n’avaient pas trouvé de signature plus définitive de l’eau à une longueur d’onde infrarouge légèrement plus élevée. Cette signature a aidé d’autres astronomes à « détecter une eau moléculaire répandue sur la Lune, mais n’avait pas encore été utilisée pour les astéroïdes », a déclaré Stephanie Jarmak, une scientifique planétaire au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, dans un courriel à Live Science.
Pour déterminer si Psyche contient réellement de l’eau, Jarmak et des scientifiques de plusieurs instituts américains et allemands ont utilisé deux instruments infrarouges du JWST : le Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) et le Mid-Infrared Instrument (MIRI), capables de détecter respectivement des longueurs d’onde infrarouges plus courtes et plus longues. En dirigeant ces instruments vers l’astéroïde en mars 2023, les scientifiques ont collecté des instantanés du spectre réfléchi par le pôle nord de Psyche, qui était alors orienté vers le télescope. Leurs résultats ont été acceptés par le Planetary Science Journal et sont disponibles en tant que prépublication via arXiv.
Les données de NIRSpec ont montré la signature hydroxyle, confirmant sa présence sur l’astéroïde. De plus, Jarmak a noté que les données de haute qualité ont permis des comparaisons avec des signatures hydroxyles d’autres météorites, révélant que la signature hydroxyle de Psyche ressemblait à celle de certaines météorites riches en rouille et en carbone. Cette découverte a conduit les chercheurs à conclure que les hydroxyles sont liés à des métaux sur Psyche, formant ainsi de la rouille.
Cependant, les données de MIRI n’ont pas fourni la signature concluante de l’eau. Néanmoins, les chercheurs ne peuvent pas exclure la présence d’eau, car elle pourrait se trouver sur d’autres parties de Psyche que le JWST n’a pas pu observer. Il est également possible que de l’eau soit présente, mais à des concentrations inférieures à la limite de détection de MIRI, ce qui la rendrait moins de la moitié de la concentration d’eau sur la Lune, qui elle-même ne représente qu’un équivalent d’une goutte de pluie dans 1 kilogramme de sol.
En plus de former de la rouille, les groupes hydroxyles de Psyche fournissent des indices sur la manière dont l’astéroïde s’est formé. Si les hydroxyles se sont formés à l’intérieur de l’astéroïde, cela pourrait indiquer que Psyche est née dans les régions froides et extérieures du système solaire et a dérivé vers l’intérieur au fil de millions d’années. Cependant, les preuves existantes suggèrent que des impacts d’astéroïdes porteurs d’eau qui ont frappé Psyche et l’ont façonné ont également apporté les hydroxyles.
Les projets futurs incluent l’étude des emplacements exacts des métaux hydratés sur la surface de Psyche, a déclaré Jarmak, ajoutant que cela comprend « des observations du pôle sud de Psyche qui contient un grand cratère pouvant résulter d’une rencontre avec un impacteur hydraté. »
Les astéroïdes riches en métal représentent des sources lucratives de minéraux rares et sont au cœur des futures initiatives d’exploitation minière spatiale. Cependant, malgré sa valeur estimée, Psyche ne fait pas partie de ces projets — à trois fois la distance de la Terre au soleil, son extraction serait trop coûteuse pour être rentable.
