Une collision violente dans la ceinture d’astéroïdes principale aurait pu déclencher une vague prolongée d’impacts à travers le système solaire intérieur il y a environ 800 millions d’années, selon une étude dirigée par le Southwest Research Institute.
Les chercheurs avancent que la fragmentation de l’objet parent ayant formé la famille d’astéroïdes Eulalia a envoyé de grandes quantités de débris vers la Terre, la Lune et Mars. Si cette connexion est avérée, l’événement aurait pu provoquer des changements géologiques sur plusieurs mondes et pourrait même avoir influencé le climat et la biosphère de la Terre.
Impacts anciens et histoire de la vie
« Le rôle des impacts dans la formation et l’évolution de la vie dans notre système solaire est mal compris », a déclaré le Dr William Bottke, directeur exécutif de la division des sciences et de l’exploration du système solaire au SwRI à Boulder, Colorado. Il dirige également le Centre pour l’origine et l’évolution lunaire (CLOE), l’équipe du SwRI au sein de l’Institut de recherche virtuel de l’exploration du système solaire de la NASA, et est l’auteur principal d’un article décrivant cette recherche. « La surface fortement cratérisée de la Lune rappelle les grands impacts du passé de la Terre, mais jusqu’à présent, seul l’événement d’impact de Chicxulub, il y a 66 millions d’années, a été fortement lié à un effet spécifique sur la vie, à savoir l’extinction massive des dinosaures. »
Chicxulub est le vaste cratère d’impact enfoui sous la péninsule du Yucatán au Mexique. L’impact d’astéroïde qui l’a créé est largement associé à l’événement d’extinction qui a éliminé tous les dinosaures non aviens et de nombreuses autres espèces.
Les collisions beaucoup plus anciennes sont beaucoup plus difficiles à reconstruire. Les preuves géologiques d’impacts datant de plus de 650 millions d’années sont rares en raison de la constante altération et du recyclage de la surface terrestre.
Les volcans créent de nouvelles roches, la tectonique des plaques façonne les continents et les fonds océaniques, et l’érosion décompose progressivement les paysages exposés. Ensemble, ces processus effacent ou enterrent de nombreux anciens cratères d’impact.
Pour enquêter sur ces chapitres manquants de l’histoire de la Terre, les scientifiques peuvent étudier les averses d’astéroïdes, périodes où des fragments d’une collision majeure frappent à plusieurs reprises les planètes et les lunes du système solaire intérieur.
« Ces événements rares, déclenchés par de grandes collisions bien positionnées dans la ceinture d’astéroïdes principale, bombardent tous les mondes du système solaire intérieur », a déclaré Bottke. « Ainsi, les preuves préservées sur la surface statique de la Lune peuvent être utilisées pour inférer ce qui s’est passé sur Terre et Mars dans les temps anciens. »
La Lune préserve un ancien registre d’impact
Contrairement à la Terre, la Lune n’a pas de tectonique des plaques active, d’eau courante ou d’atmosphère substantielle pour effacer rapidement les anciens cratères. Sa surface sert donc d’archive beaucoup plus complète des impacts anciens.
Des recherches antérieures ont suggéré que la Lune avait connu une augmentation significative des grands impacts il y a environ 800 millions d’années. Cette conclusion était basée sur les âges estimés des grands cratères lunaires et les âges du verre d’impact collecté lors des missions Apollo.
Le verre d’impact se forme lorsqu’une collision génère suffisamment de chaleur pour faire fondre la roche. Le matériau fondu se refroidit en verre, préservant des indices chimiques et chronologiques que les scientifiques peuvent utiliser pour estimer quand l’impact s’est produit.
Bien que les preuves lunaires aient indiqué une augmentation des impacts, les chercheurs devaient encore identifier un événement réaliste dans la ceinture d’astéroïdes qui aurait pu le produire.
« Notre équipe de forensique cosmique a utilisé des modèles de collision et dynamiques pour relier cela à la formation de la famille d’astéroïdes Eulalia, lorsqu’un objet semblable à un chondrite carboné primitif a percuté un autre objet », a déclaré Bottke. « La localisation de l’astéroïde parent était clé : il s’est fragmenté à la limite de la résonance gravitationnelle 3:1 avec Jupiter. »
Les chondrites carbonées sont des météorites primitives riches en carbone qui contiennent certains des matériaux les plus anciens formés dans le système solaire. Elles peuvent également contenir des minéraux porteurs d’eau et des composés organiques.
La route d’évasion gravitationnelle de Jupiter
La région orbitale décrite par Bottke est appelée la résonance J3:1. Dans cette configuration, un astéroïde fait le tour du Soleil trois fois pendant chaque orbite complète de Jupiter.
Des poussées gravitationnelles répétées de Jupiter peuvent progressivement déstabiliser les astéroïdes dans cette région. En conséquence, la résonance agit comme une route d’évasion de la ceinture d’astéroïdes principale, poussant les objets dans des orbites allongées qui croisent les chemins des planètes.
De nombreux astéroïdes actuellement trouvés près de la Terre sont considérés comme ayant échappé à la ceinture d’astéroïdes par la région J3:1.
Selon les simulations, la position du corps parent d’Eulalia a rendu la fragmentation particulièrement conséquente. Environ la moitié des fragments sont entrés dans la résonance J3:1 presque immédiatement.
La résonance a ensuite dispersé ces débris planétaires à travers le système solaire intérieur, augmentant le nombre d’impacts sur la Lune, la Terre, Mars et possiblement d’autres mondes rocheux.
Le bombardement ne s’est pas arrêté rapidement. Au cours des 100 à 150 millions d’années suivantes, un autre 25 % des fragments se sont progressivement déplacés dans la résonance grâce à l’effet Yarkovsky.
L’effet Yarkovsky est une force subtile causée par la chaleur. Un astéroïde absorbe la lumière du soleil et libère ensuite cette énergie sous forme de rayonnement infrarouge. Comme la chaleur est émise de manière inégale, cela produit une légère poussée qui peut lentement changer l’orbite de l’astéroïde sur des millions d’années.
Un barrage à travers le système solaire intérieur
La modélisation montre que la fragmentation d’Eulalia pourrait plausiblement expliquer l’augmentation des cratères lunaires datés d’environ 800 millions d’années. Elle suggère également que la collision pourrait avoir produit des effets beaucoup plus larges à travers le système solaire intérieur.
La Terre aurait subi beaucoup plus d’impacts que la Lune en raison de sa taille plus grande et de sa gravité plus forte. Les chercheurs estiment que pour chaque gros objet ayant frappé la Lune, environ vingt objets de taille similaire ou supérieure ont frappé la Terre.
La plupart des preuves physiques de ces impacts ont depuis disparu de la surface de la Terre. Cependant, le moment du bombardement coïncide avec une période de refroidissement généralisé et de changements biologiques majeurs, soulevant la possibilité que les impacts aient affecté l’environnement de la planète.
L’étude ne prouve pas que le bombardement d’astéroïdes a causé ces changements, mais la coïncidence offre une cible convaincante pour de futures recherches.
« Étant donné que le pic de ce bombardement coïncide avec une période de refroidissement généralisé et de changements majeurs dans notre biosphère, il est tentant de suggérer que le premier a produit le second », a déclaré Bottke. « Sur Mars, ces impacts auraient déclenché d’importantes épisodes de secousses sismiques et peuvent être liés dans le temps à une montée de l’activité volcanique. Ensemble, cela montre comment certaines collisions catastrophiques dans la ceinture principale pourraient avoir eu des conséquences lointaines pour l’histoire des planètes terrestres. »
. Source : Southwest Research Institute.
