Imaginez un moment dans le passé du système solaire où les astéroïdes n'étaient pas de la roche solide, mais des gouttes de fer en fusion. Cela peut sembler étrange, mais cela a peut-être été le cas. Et dans de bonnes conditions, certains de ces astéroïdes auraient fait germer des volcans. L'un de ces astéroïdes, Psyché, est la destination d'une mission de la NASA.
C’est la conclusion à laquelle les scientifiques de l’Université de Santa Cruz sont parvenus dans une nouvelle étude qui sera bientôt publiée dans Geophysical Research Letters.
Les scientifiques sont Francis Nimmo, professeur de sciences de la Terre et des planètes à l'Université de Californie à Santa Cruz (UCSC) et Jacob Abrahams, étudiant diplômé. Ils se sont lancés dans cette recherche en raison des plans de la NASA d'envoyer un vaisseau spatial sur l'astéroïde Psyché. Psyché est un astéroïde unique; non seulement c'est le plus grand astéroïde de notre système solaire, mais il semble être le noyau de fer et de nickel exposé d'une première planète.
Dans le chaos du début du système solaire, des morceaux de roche sont entrés en collision et parfois combinés. Au fil du temps, ils ont formé des morceaux de plus en plus gros qui se sont finalement transformés en planètes rocheuses. Dans les planètes entièrement formées comme la Terre, le noyau de fer et de nickel est enterré sous une croûte de silicate. C'est la même chose sur toutes les planètes et lunes terrestres et sur la plupart des astéroïdes.
Mais certains planétésimaux auraient subi des collisions catastrophiques, et leurs couches externes auraient été enlevées, laissant le noyau riche en fer fondu exposé. Ce noyau se serait refroidi dans les températures glaciales de l'espace, la surface se solidifiant probablement en premier. C'est ce qu'ils pensent être arrivé à Psyché.
"Un jour, il s'est tourné vers moi et m'a dit:" Je pense que ces choses vont éclater. ""
Professeur Francis Nimmo, UCSC Sciences de la Terre et des planètes.
Avant la mission de la NASA à Psyché, Nimmo s’est intéressé aux astéroïdes métalliques. Il était intéressé par leur composition et par quels indices cette composition pourrait être fournie par les météorites ici sur Terre. Il a demandé à Jacob Abrahams, étudiant diplômé, d'exécuter des modèles de formation et de refroidissement des astéroïdes.
Il se trouve qu'au moins certains de ces astéroïdes auraient connu des éruptions volcaniques de fer en fusion.
"Un jour, il s'est tourné vers moi et m'a dit:" Je pense que ces choses vont éclater "", a déclaré Nimmo dans un communiqué de presse. "Je n'y avais jamais pensé auparavant, mais cela a du sens parce que vous avez un liquide flottant sous une croûte dense, donc le liquide veut remonter."
Ces ferro-volcans n'auraient pas éclaté sur tous ces astéroïdes principaux exposés. Ils auraient dû être suffisamment massifs pour que la surface se refroidisse et se solidifie rapidement, tandis que le cœur reste fondu. Mais tous ne se seraient pas comportés ainsi.
"Dans certains cas, il se cristalliserait du centre vers l'extérieur et n'aurait pas de volcanisme, mais certains se cristalliseraient de haut en bas, donc vous obtiendrez une feuille de métal solide à la surface avec du métal liquide en dessous", a déclaré Nimmo.
Dans ces astéroïdes métalliques, la croûte solidifiée aurait comprimé le noyau fondu flottant. Cela aurait gardé le fer en fusion enfermé dans le noyau. Mais au fil du temps, il y aurait eu des changements dans la croûte.
La croûte se refroidirait, et la compression et le refroidissement auraient formé des fissures de contrainte et des défauts dans la croûte. Le noyau fondu était plus flottant et serait sous pression. Au fur et à mesure que des fissures et des failles se formaient, le fer en fusion se serait échappé, créant des ferro-volcans.
"... rien de tel que les coulées de lave épaisses et visqueuses que vous voyez à Hawaï."
Professeur Francis Nimmo, UCSC Sciences de la Terre et des planètes.
Nous ne savons pas exactement à quoi auraient ressemblé ces ferro-volcans. Mais selon les deux chercheurs, il existe au moins quelques possibilités. en grande partie en fonction de la composition de la roche fondue.
"S'il s'agit principalement de fer pur, alors vous auriez des éruptions de flux de surface à faible viscosité s'étalant en feuilles minces, donc rien de tel que les coulées de lave épaisses et visqueuses que vous voyez à Hawaï", a déclaré Abrahams. "À l'autre extrême, s'il y a des éléments légers mélangés et des gaz qui se dilatent rapidement, vous pourriez avoir un volcanisme explosif qui pourrait laisser des creux à la surface."
Il est peu probable que la mission Psyché de la NASA puisse voir des preuves claires de ce ferro-volcanisme. Tout cela s'est produit il y a des milliards d'années, et les collisions et l'usure auraient façonné la surface des astéroïdes comme Psyché depuis lors. "On ne sait pas à quoi ils pourraient ressembler maintenant", a déclaré Abrahams.
Mais il peut encore y avoir des signes de ces ferro-volcans. Il pourrait y avoir des variations dans la couleur du matériau à la surface. Il peut même y avoir des évents volcaniques. Mais ne vous attendez pas à des cônes de lave.
La mission Psyché ne consiste pas strictement à trouver des preuves d'activité volcanique; il a d'autres objectifs scientifiques. En fait, selon Nimmo, le meilleur endroit pour trouver des preuves d'activité ferro-volcanique sur des astéroïdes comme Psyché pourrait être dans les astéroïdes métalliques ici sur Terre.
"Il y a beaucoup de ces météorites métalliques, et maintenant que nous savons ce que nous recherchons, nous pourrions trouver des preuves de volcanisme en eux", a déclaré Nimmo. «Si un matériau venait à éclater à la surface, il refroidirait très rapidement, ce qui se refléterait dans la composition de la météorite. Et il pourrait y avoir des trous dedans en s'échappant du gaz. »
Les deux scientifiques ont présenté ces résultats lors d'une récente conférence sur les sciences lunaires et planétaires et ont constaté qu'une autre équipe de recherche était parvenue à la même conclusion. Un résumé des résultats de cette équipe est ici.
Ce sont des résultats intéressants, en partie à cause de l'image qu'ils peignent. Une planétésimale, ou proto-planète, voyageant à travers l'ancien système solaire, subit une collision catastrophique. La surface est enlevée, ne laissant qu'un noyau fondu. La surface se refroidit, emprisonnant le noyau fondu en dessous, pour s'échapper dans les ferro-volcans car les contraintes forcent les fissures à la surface.
"Ce n'est pas une idée choquante, mais nous n'avions jamais pensé au volcanisme de fer auparavant, c'est donc quelque chose de nouveau et d'intéressant à étudier", a déclaré Abrahams.
Le lancement de la mission Psyché de la NASA est prévu pour 2022. En 2026, il arrivera à Psyché, puis passera 21 mois en orbite autour de l'astéroïde, cartographiant ses caractéristiques de surface et étudiant ses autres propriétés. Le vaisseau spatial comprendra plusieurs instruments:
- Imageur multispectral
- Spectromètre à rayons gamma et à neutrons
- Magnétomètre
- Enquête scientifique sur la gravité de la bande X
La mission Psyche testera également un nouveau système de communication laser appelé Deep Space Optical Communication (DSOC).
Sources:
- Communiqué de presse: Des volcans de fer pourraient avoir éclaté sur des astéroïdes métalliques
- Document de recherche: Ferrovolcanisme: volcanisme ferrique sur les astéroïdes métalliques
- Présentation de NASA Psyche Mission
