Ceinture d'astéroïdes - Définition
De nombreux petits corps rocheux appelés astéroïdes sont présents dans le système solaire, une partie importante d'entre eux circulent entre l'orbite de Mars et celle de Jupiter, dans ce que les astronomes appellent la ceinture d'astéroïdes, autrement appelée ceinture principale.
Histoire
Le premier astéroïde fut découvert par Giuseppe Piazzi le 1er janvier 1801. Le calcul permit de révéler qu'il s'agissait d'un astre circulant en moyenne à 2,8 unités astronomiques du Soleil. Il fut nommé (1) Cérès. D'autres astéroïdes ont ensuite été découverts, (2) Pallas en 1802, (3) Junon en 1804, (4) Vesta en 1807. Pendant une cinquantaine d'années, ces quatre corps furent considérés comme des petites planètes, venant se substituer à la " planète manquante " annoncée par Bode en 1772. Néanmoins, les différences importantes d'orbites et de luminosité entre ces quatre objets et leurs positionnements par rapport à la planète dite manquante fit naître un intense débat quant à leur statut.
La découverte d'(5) Astrée en 1845 ainsi que de dizaines d'autres astéroïdes situés entre Mars et Jupiter durant la décennie suivante permit de mettre fin au débat et d'établir définitivement l'existence d'une ceinture d'astéroïdes entre les orbites de Mars et de Jupiter.
Numération
Plus de 100 000 astéroïdes sur les 120 000 numérotés fin 2005 appartiennent à la ceinture d'astéroïdes. 200 000 autres sont recensés et la plupart seront numérotés au fur et à mesure des réobservations. Plus de 500 000 sont observables avec les moyens actuels. En réalité, ils seraient des dizaines de millions, leur nombre croissant proportionnellement en fonction de leur petitesse. On considère en effet que lorsque leur diamètre moyen diminue d'un facteur 10, leur nombre augmente d'un facteur 100. Cette progression subsiste jusqu'à ce que leur taille devienne suffisamment petite pour que l'effet Poynting-Robertson ou la pression de radiation du Soleil les évacue hors du système solaire intérieur. Malgré leur nombre, ils ont chacun un " espace vital " de plusieurs millions de kilomètres.
La découverte d'un nouvel astéroïde dans la ceinture principale est aujourd'hui un évènement banal puisqu'on en a découvert en moyenne plusieurs dizaines par jour entre 1995 et 2005 grâce à des programmes tels que LINEAR, NEAT ou Spacewatch. Concernant ce champ de recherches, même si des millions de découvertes restent à faire, les découvertes majeures ont d'ores et déjà été réalisées (astéroïdes binaires, satellites d'astéroïdes, astéroïdes avec plusieurs astéroïdes satellites...).
Constitution et orbites
La masse totale de tous les astéroïdes de la ceinture principale gravitant autour du Soleil entre Mars et Jupiter est estimée à 4×1021 kilogrammes, ce qui équivaut à environ 5 % de la masse de la Lune.
À part (1) Cérès, le plus gros astéroïde de la ceinture avec un diamètre de 946 km et le seul de forme sphérique en raison de sa masse importante (près du quart de celle de la ceinture principale), la plupart sont peu massifs et ont des formes irrégulières, oblongues.
La ceinture d'astéroïdes n'est pas homogène : des régions densément peuplées ou a contrario quasiment dépeuplées d'astéroïdes y existent. Appelées lacunes de Kirkwood (en anglais, Kirkwood Gaps : littéralement " intervalles de Kirkwood "), elles sont dues à l'influence gravitationnelle de Jupiter et du Soleil conjuguées à celles plus faibles de Mars et de Saturne. Daniel Kirkwood a en effet mis en évidence la relation entre ces intervalles et les phénomènes de résonances orbitales qui créent soit des zones de stabilité soit des zones d'instabilité.
Certains astéroïdes peuvent ainsi être éjectés de la ceinture d'astéroïdes et être lancés sur des trajectoires qui peuvent alors croiser l'orbite de la Terre. Ces astéroïdes, appelés géocroiseurs (plus de 2000 sont répertoriés fin 2005), sont potentiellement dangereux et sont surveillés par des programmes automatisés.
Les astéroïdes de la ceinture d'astéroïdes se répartissent en différents types en fonction de leur composition.
- Les astéroïdes de type C qui inclut plus 75% des astéroïdes. Ils sont très sombres (albédo de 0.03), ils sont semblables aux météorites de type chondrite carbonée.
- Les astéroïdes de type S qui inclut 17% des astéroïdes. Ils sont relativement clairs (albédo entre 0.10 et 0.22). Ils sont composés de fer de nickel et de silicates de magnésium.
- Les astéroïdes de type M qui inclut la plupart des autres astéroïdes. Ils sont clairs (albédo entre 0.10 et 0.18). Ils sont composés de fer et de nickel.
- Il existe aussi une douzaine d'autres types beaucoup plus rares.
Les astéroïdes sont aussi classés par groupes en fonction de leur place au sein de la ceinture d'astéroïdes. On peut citer les groupes suivants : Hungarias, Floras, Phocaea, Koronis, Eos, Themis, Cybeles et Hildas (lesquels sont nommés d'après l'astéroïde principal dans le groupe).
On pense que les astéroïdes sont avec les noyaux des comètes, les derniers représentants des petits corps qui peuplaient le système solaire primitif, et qu'ils n'ont pu s'agglomérer pour former une planète unique en raison des pressions gravitationnelles exercées en particulier par Jupiter.
Exploration
Le premier vaisseau spatial a avoir traversé la Ceinture d'astéroïdes fut Pioneer 10, qui y entra le 16 juillet 1972. Malgré les craintes des scientifiques, il parvint à la traverser sans subir aucun dommage, ce qui fut également le cas après lui des sondes Pioneer 11, Voyager 1 et 2, Galileo, Cassini, NEAR, Ulysses et New Horizons. On a depuis calculé qu'en raison de la faible densité de la Ceinture, la probabilité d'y être heurté par un astéroïde est inférieure à une chance sur un milliard.
A ce jour seules deux sondes, NEAR et Hayabusa, ont été spécifiquement dédiées d'astéroïdes, et toutes deux sont restées pour cela dans le voisinage de la Terre. Une mission, dénommée Dawn lancée en juillet 2007, aura pour but d'observer Vesta et Cérès. Si la sonde est toujours opérationnelle après avoir accompli ce travail, il est prévu de l'employer pour continuer d'explorer la Ceinture d'astéroïdes.