Lorsqu’un petit astéroïde entre dans l’atmosphère terrestre depuis l’espace, sa surface est brutalement chauffée, provoquant sa fusion et sa fragmentation. Par conséquent, la raison pour laquelle les roches près de la surface survivent au sol sous forme de météorites est un peu un mystère. Ce mystère est résolu dans une nouvelle étude sur l’entrée enflammée de l’astéroïde 2008 TC3, publiée en ligne aujourd’hui dans Météoritique et sciences planétaires.
« La plupart de nos météorites tombent de roches de la taille de pamplemousses sur de petites voitures », explique l’auteur principal et astronome météorologique Peter Jenniskens de l’Institut SETI et du Centre de recherche Ames de la NASA. « Des rochers aussi gros ne tournent pas assez vite pour diffuser la chaleur pendant la brève phase météorique, et nous avons maintenant la preuve que l’arrière survit jusqu’au sol. »
En 2008, un astéroïde de 6 mètres appelé 2008 TC3 a été détecté dans l’espace et suivi pendant plus de 20 heures avant de toucher l’atmosphère terrestre, créant un météore brillant qui s’est désintégré au-dessus du désert nubien du Soudan. La rupture a dispersé une pluie de météorites sur une zone de 7 x 30 km. Jenniskens a collaboré avec le professeur Muawia Shaddad de l’Université de Khartoum et ses étudiants pour récupérer ces météorites.
« Dans une série de campagnes de recherche dédiées, nos étudiants ont récupéré plus de 600 météorites, certaines aussi grosses qu’un poing, mais la plupart pas plus grosses qu’un ongle du pouce », explique Shaddad. « Pour chaque météorite, nous avons enregistré l’emplacement de la découverte. »
En effectuant des recherches sur la grille perpendiculairement à la trajectoire de l’astéroïde, les chercheurs ont été surpris de constater que les plus grosses météorites de la taille d’un poing étaient plus étalées que les plus petites météorites. En faisant équipe avec le projet d’évaluation de la menace d’astéroïdes (ATAP) de la NASA au centre de recherche Ames de la NASA, ils ont décidé d’enquêter.
« Alors que l’astéroïde s’approchait de la Terre, sa luminosité scintillait à cause de sa rotation et de sa chute », explique l’astronome théoricien Darrel Robertson de l’ATAP. « A cause de cela, l’astéroïde 2008 TC3 est unique en ce sens que nous connaissons la forme et l’orientation de l’astéroïde lorsqu’il est entré dans l’atmosphère terrestre. »
Robertson a créé un modèle hydrodynamique de l’entrée de 2008 TC3 dans l’atmosphère terrestre qui a montré comment l’astéroïde fond et se brise. Les altitudes observées de la luminosité des météores et des nuages de poussière ont été utilisées pour calibrer l’altitude des phénomènes reconnus dans le modèle.
« En raison de la grande vitesse d’arrivée, nous avons constaté que l’astéroïde a créé un sillage proche du vide dans l’atmosphère », a déclaré Robertson. « Les premiers fragments sont venus des côtés de l’astéroïde et ont eu tendance à se déplacer dans ce sillage, où ils se sont mélangés et sont tombés au sol à des vitesses relatives faibles. »
En tombant au sol, les plus petites météorites ont été rapidement arrêtées par frottement avec l’atmosphère, tombant près du point de rupture, tandis que les météorites plus grosses étaient plus difficiles à arrêter et sont tombées plus bas. En conséquence, la plupart des météorites récupérées ont été trouvées le long d’une bande étroite de 1 km de large sur la trajectoire de l’astéroïde.
« L’astéroïde a fondu de plus en plus à l’avant jusqu’à ce que la partie survivante à l’arrière et à l’arrière de l’astéroïde atteigne un point où il s’est soudainement effondré et s’est brisé en plusieurs morceaux », a déclaré Robertson. « Le fond du dos a survécu aussi longtemps qu’il l’a fait à cause de la forme de l’astéroïde. »
N’étant plus piégés par le choc de l’astéroïde lui-même, les chocs des pièces individuelles les ont maintenant repoussés, envoyant ces derniers fragments voler vers l’extérieur avec une vitesse relative beaucoup plus élevée.
« Les plus grosses météorites de 2008 TC3 se sont propagées plus largement que les petites, ce qui signifie qu’elles proviennent de cet effondrement final », a déclaré Jenniskens. « Sur la base de l’endroit où ils ont été trouvés, nous avons conclu que ces pièces sont restées relativement grandes jusqu’au sol. »
L’emplacement des grosses météorites au sol reflète toujours leur emplacement dans la partie arrière et inférieure de l’astéroïde d’origine.
« Cet astéroïde était un mélange de roches », a déclaré la co-auteur Cyrena Goodrich de l’Institut lunaire et planétaire (USRA). Goodrich a dirigé une équipe de météoriticiens qui ont déterminé le type de météorite de chaque fragment récupéré dans la grande zone de masse.
Les chercheurs ont découvert que les différents types de météorites étaient répartis de manière aléatoire sur le sol, et donc également répartis de manière aléatoire dans l’astéroïde d’origine.
« Cela concorde avec le fait que d’autres météorites de ce type, bien qu’à une échelle beaucoup plus petite, contiennent également des mélanges aléatoires », a déclaré Goodrich.
Ces résultats peuvent également aider à comprendre d’autres chutes de météorites. Les astéroïdes sont exposés aux rayons cosmiques dans l’espace, créant un faible niveau de radioactivité et plus près de la surface.
« A partir de cette radioactivité, nous constatons souvent que les météorites ne proviennent pas de l’intérieur mieux protégé », a déclaré Jenniskens. « Nous savons maintenant qu’ils sont venus de la surface à l’arrière de l’astéroïde. »
Peter Jenniskens et al, Fragmentation de Bolide : Quelles parties de l’astéroïde 2008 TC 3 ont survécu jusqu’au sol ?, Météoritique et sciences planétaires (2022). DOI : 10.1111/maps.13892