Cet astéroïde pose-t-il un problème ? Rencontrez l’équipe de défense planétaire qui décide
Il existe peu de concepts cosmologiques qui ont autant captivé le public – et Hollywood – que l’idée de l’arrivée d’un astéroïde. D’énormes morceaux de roche se dirigeant vers la Terre avec le potentiel de détruire la planète – c’est une pensée terrifiante.
Heureusement, nous sommes plus performants que jamais dans la détection des objets géocroiseurs susceptibles de présenter un danger, et les astronomes ont pu prédire de petits impacts avant qu'ils ne se produisent.
Mais repérer quelque chose dans le ciel est une chose. Déterminer ce qu'est ce quelque chose et s'il s'agit d'un danger potentiel est un tout autre défi. Nous voulions savoir ce qu'il fallait pour déterminer si un astéroïde est dangereux ou non. Nous avons donc discuté avec certains chercheurs travaillant en première ligne de la défense planétaire pour le savoir.
Un problème mathématique
Une fois qu'un astéroïde a été détecté, nous devons ensuite connaître sa trajectoire : s'il se rapprochera de l'orbite terrestre et s'il croisera cette orbite au moment où la Terre passera. La tâche de déterminer une trajectoire incombe au Center for Near-Earth Object Studies de la NASA , ou CNEOS. À la tête du centre se trouve Paul Chodas, qui dirige un groupe de mathématiciens qui effectuent des observations à partir de télescopes et calculent les trajectoires des objets.
"Tout est un problème mathématique", a déclaré Chodas à Digital Trends – mais ce n'est pas simple. Vous pouvez suivre le mouvement d'un objet avec plusieurs observations, mais cela ne vous indique pas à quelle distance il se trouve.
"C'est complexe, car il faut disposer de modèles précis du système solaire : la position de la Terre, celle du soleil en particulier, celle de la lune", a expliqué Chodas. "Pour des prévisions à plus long terme, vous devez savoir où se trouvent toutes les planètes, car elles ont toutes un effet sur le mouvement des astéroïdes."
C'est pourquoi il est toujours utile d'avoir plus de données, qu'il s'agisse d'avoir plusieurs observations d'un objet au cours de la même nuit ou d'avoir plusieurs observations de différents observateurs.
Heureusement, les lois immuables de la physique y contribuent. "Nous transmettons les coordonnées via notre logiciel et, progressivement, les lois physiques de la gravité commencent à contraindre cette trajectoire", a expliqué Chodas.
Il y aura toujours un certain degré d’incertitude sur les trajectoires, mais cette incertitude diminue avec davantage de données. Plus le CNEOS dispose d'observations, plus il peut prédire avec précision la trajectoire d'un objet. Plus l’incertitude est faible, plus une trajectoire peut être calculée dans le futur.
Le groupe nécessite au moins quatre observations sur au moins une heure. Bien qu'il soit techniquement possible de calculer une trajectoire avec seulement trois observations, le centre obtiendra généralement environ 12 observations d'un nouvel objet avant qu'il ne soit annoncé par le Centre des planètes mineures de l'Union astronomique internationale et ne lui soit attribué un nom. Cela en fait un organisme mineur officiel.
Il n'y a pas que les astéroïdes
Lorsque vous pensez aux objets susceptibles d’avoir un impact sur la planète, votre esprit se tourne probablement d’abord vers les astéroïdes. Ces morceaux de roches sont de loin les objets géocroiseurs les plus courants, mais ils ne sont pas les seuls.
Parmi les autres objets potentiellement dangereux figurent les comètes, constituées de glace et de roches, qui pourraient également causer des dégâts considérables si elles heurtaient la planète.
Alors que la plupart des astéroïdes proviennent de la ceinture principale d'astéroïdes située entre Mars et Jupiter, la plupart des comètes proviennent de la ceinture de Kuiper ou du nuage d'Oort bien au-delà de l'orbite de Neptune. Ainsi, les comètes s’approchent souvent de la Terre sous des angles différents de ceux des astéroïdes, bien que les principes de calcul de leurs trajectoires soient les mêmes.
Le problème, explique Chodas, est que les comètes subissent un processus appelé dégazage lorsqu'elles s'approchent du soleil. À mesure qu’elles se réchauffent, une partie de leur glace se sublime en gaz, créant ainsi les queues distinctives des comètes. Et ces gaz peuvent affecter les trajectoires des comètes, rendant ces trajectoires plus incertaines. Les chercheurs appellent cela une accélération non gravitationnelle, car les jets des comètes affectent leur mouvement.
"Les comètes sont plus difficiles à prédire, en particulier une comète récemment découverte pour laquelle vous ne disposez d'aucune donnée historique sur la manière dont les effets non gravitationnels se comportent lors de ses précédents passages près du soleil", a déclaré Chodas.
Moins de 1 % des objets géocroiseurs sont des comètes, les astéroïdes sont donc beaucoup plus courants. Mais les comètes sont délicates et nous ne pouvons pas les ignorer lorsqu’il s’agit de défense planétaire.
Automatisation du processus
L’un des défis de ce travail est qu’il y a beaucoup – vraiment, beaucoup – de petits objets dans le système solaire, donc essayer de calculer manuellement les trajectoires de chacun serait intenable.
"Le nombre d'objets monte en flèche", a déclaré Chodas, "donc une grande partie de cela est automatisée".
En effet, la principale base de données des petits corps du système solaire contient désormais plus de 1,3 million d’objets. Historiquement, les trajectoires étaient calculées manuellement, mais le CNEOS utilise désormais des ordinateurs pour automatiser le processus.
Le centre utilise deux outils. Le système Scout peut rechercher d'éventuels impacteurs en quelques minutes seulement et est utilisé pour les objets nouvellement détectés et non confirmés. Un autre outil, Sentry, effectue des prédictions sur des dizaines de milliers d'objets tout en recherchant la possibilité d'impacteurs dans les cent prochaines années. Ces prévisions à long terme comportent de plus grandes incertitudes, mais l’idée est de signaler tout objet susceptible de s’approcher de l’orbite terrestre.
Si un objet constitue une menace potentielle pour la Terre, il est signalé et envoyé au bureau de coordination de la défense planétaire de la NASA, qui coordonne les efforts mondiaux de défense planétaire.
Caractériser un objet
Nous savons désormais où se trouve un astéroïde et s’il va s’approcher de la Terre dans les 100 prochaines années. Mais pour savoir s’il est vraiment dangereux et quelle menace il représente, nous devons en savoir plus sur l’objet lui-même : de quoi est-il fait ? Quelle est sa densité ? Quelle est sa forme et à quelle vitesse tourne-t-il ?
Comprendre cela est le travail de chercheurs comme Vishnu Reddy, qui dirige un groupe de recherche sur la connaissance de la situation spatiale à l’Université de l’Arizona. Le groupe utilise des télescopes au sol pour observer des objets comme les astéroïdes et déterminer leurs caractéristiques.
Il existe diverses techniques que les chercheurs peuvent utiliser pour obtenir des informations sur un astéroïde. La spectroscopie peut vous indiquer de quoi est fait un objet et sa densité de grains, tandis que le radar peut révéler son diamètre et sa forme. Les observations infrarouges thermiques peuvent montrer les propriétés d'un objet, telles que la quantité de lumière qu'il réfléchit, ce qui permet également de connaître sa composition.
En utilisant plusieurs techniques différentes qui se chevauchent, les chercheurs peuvent découvrir des informations surprenantes sur un astéroïde, même s'il est petit et éloigné.
Ceci est important car les caractéristiques particulières d’un astéroïde peuvent affecter de manière significative son potentiel de dangerosité. Par exemple, les structures intérieures des astéroïdes se présentent sous deux types principaux : les tas de décombres, qui sont des ensembles de petits morceaux vaguement maintenus ensemble, et les monolithes, qui sont des morceaux de matériau solides. Ces deux types réagiront très différemment aux impacts.
« Nous pensons que la plupart des petits [objets géocroiseurs] sont des tas de gravats, ce qui signifie qu'il s'agit de blocs de matériaux en vrac. Ils ne sont pas mécaniquement maintenus ensemble comme un monolithe solide », a expliqué Reddy à Digital Trends. « Un objet solide est susceptible d’atteindre le sol. Un objet plus faible aura probablement une explosion et se détruira plus haut dans l’atmosphère.
Si les scientifiques parviennent à repérer suffisamment à l’avance un objet potentiellement dangereux, ils auront le temps de le caractériser et de prédire sa trajectoire. "Le temps est votre meilleur ami en matière de défense planétaire", a déclaré Reddy. "Vous souhaitez découvrir tous ces objets des années ou des décennies à l'avance afin de pouvoir prédire s'ils auront un impact sur la Terre."
Sommes-nous prêts?
La bonne nouvelle est que nous avons identifié presque tous les très gros astéroïdes qui pourraient s’approcher de la Terre, et qu’aucun ne présente actuellement de danger. Nous n’allons pas vivre de si tôt un autre événement de type tueur de dinosaures.
En ce qui concerne la menace qu'un énorme astéroïde nous frappe, « c'est un événement à très faible probabilité », a déclaré Chodas. "Ce n'est vraiment pas quelque chose qui nous empêche de dormir."
Cela ne veut pas dire pour autant que nous n’avons rien à penser. "Cela dit, nous disposons de la technologie pour les trouver – au moins ceux de 140 mètres et plus – et nous pouvons résoudre ce problème au fil du temps", a poursuivi Chodas.
L'accent est désormais mis sur ces astéroïdes de taille moyenne – ceux mesurant entre 140 mètres et 1 kilomètre – qui ne détruiraient pas la planète, mais pourraient causer des dégâts importants s'ils tombaient dans une zone densément peuplée comme une ville. La plupart des objets tombent dans l’océan, mais si nous n’avions pas de chance et que l’un d’eux tombait dans une zone urbaine, cela pourrait être désastreux.
Les missions à venir comme Near-Earth Orbit Surveyor (NEOS) amélioreront considérablement nos capacités à détecter ces corps de taille moyenne. Et les tests de technologies de déviation d'astéroïdes comme le test de redirection double d'astéroïdes (DART) montrent qu'il est théoriquement possible – du moins si nous sommes suffisamment avertis à l'avance – de dévier un corps entrant en s'écrasant dessus avec un vaisseau spatial.
Mais ne vous y trompez pas, DART a été une réussite incroyable, mais ce n'est pas un système de défense. Il a réussi à modifier la trajectoire d’un astéroïde, mais pas suffisamment pour empêcher un impact sur la Terre s’il s’agissait d’une menace réelle. (Pour avoir une idée de ce qui serait nécessaire pour dévier un astéroïde, CNEOS propose une application en ligne qui vous permet de simuler l'arrivée d'astéroïdes et de déterminer dans quelle mesure ils seraient déviés par divers impacts.)
"D'après nos calculs, vous devez déplacer quelque chose d'un centimètre par seconde ou de quelques centimètres par seconde, et la quantité de changement de vitesse transmise par DART était 10 fois plus petite que cela", a déclaré Chodas. "DART était une expérience importante et nous en avons beaucoup appris", mais "cela ne suffirait pas dans un cas réel".
Un enjeu diplomatique
Même si nous sommes scientifiquement et technologiquement en bonne voie pour faire face aux menaces d’astéroïdes, un domaine dans lequel nous ne sommes pas du tout prêts est celui des relations diplomatiques.
« Avoir une perspective mondiale sur la défense planétaire est très, très important », a déclaré Reddy, car nous ne pouvons pas penser au problème de la défense planétaire en termes de nations individuelles.
« Si un astéroïde devait frapper une autre partie du monde, ce ne serait pas : « Oh, c'est leur problème ». Les choses qui entrent dans l’atmosphère – nous respirons ces choses. Les tremblements de terre, les incendies de forêt, tout, depuis les ondes de choc, cela nous affecte aussi. C’est dans une solution mondiale que nous devrions investir.
Des organisations comme l’International Asteroid Warning Network, ou IAWN, avec lesquelles Reddy travaille, visent à rassembler une perspective mondiale sur la défense planétaire. Mais davantage de travail diplomatique est nécessaire pour coordonner une solution globale aux menaces planétaires potentielles.
Car même si le risque d’impact d’un astéroïde peut sembler effrayant et inconnu, il n’est pas impossible à prédire. Avec la bonne technologie et une volonté mondiale partagée, nous avons le potentiel d’identifier et d’atténuer cette menace.
« Il s’agit d’un problème mondial et nous avons la force du nombre », a déclaré Reddy.