Impact d'astéroïdes

Pratiquement toutes les cultures ont des légendes parlant de feu descendant du ciel. Bien que la grande majorité des astéroïdes circulent entre Mars et Jupiter, un assez grand nombre possède des orbites assez elliptiques et passent à proximité de la Terre. La distribution en taille est exponentielle, il y a énormément de tous petits objets, et quelques très rares gros astéroïdes. Dans ce qui s'appelle la ceinture principale des astéroïdes, il y a un astéroïde de 800km de diamètre, 2 dans les 500km, une vingtaine de plus de 200km, et ainsi de suite de plus en plus d'objets de plus en plus petits. Parmi les astéroïdes géocroiseurs, il existe un astéroïde dans les 40km de diamètre, en gros un millier de plus de 1km, et des centaines de milliards de très petits objets (de l'ordre du millimètre de diamètre). Nous impactons ces petits objets très fréquemment (cela s'appelle une étoile filante), et il est extrêmement rare d'avoir un gros astéroïde tombant sur Terre. Lorsque l'on voit une étoile filante très brillante on parle de météore, et si quelques fragments arrivent au sol, ces fragments s'appellent des météorites. La Terre reçoit environ 20000 tonnes d'étoiles filantes par an. Quelques fois c'est plusieurs tonnes en une seule fois. Nous impactons environ 40 astéroïdes de plus de 1m de diamètre par an (en gros un par semaine). La densité de la pierre est de en gros trois tonnes par mètre cube, donc une pierre de 1 mètre de diamètre a une masse de en gros une tonne. Les objets de quelques dizaines de mètres tombent sur Terre avec des intervalles de quelques siècles, ceux de 1km tous les quelques centaines de milliers d'années, et tous les 200 millions d'années (à la louche), un très gros objet peut causer des extinctions complètes de certaines espèces.

Dans les différents objets qui tombent sur Terre, ceux dont la composition est métallique survivent évidemment mieux la rentrée dans l'atmosphère que les objets pierreux ou de nature cométaire.

En tant qu'astronome nous pouvons mesurer la brillance de l'objet. Nous conaissons également sa distance au soleil et la distance à la terre. A partir de là nous pouvons savoir combien de lumière l'objet réfléchi. Premier problème, pour une quantité de lumière renvoyée donnée, elle peut être renvoyée par un petit objet très brillant, ou par un gros objet très noir. En analysant un peu plus finement la distribution de la lumière (analyse spectrale) nous pouvons avoir une idée du type d'objet mesuré, certains astéroïdes sont pierreux, d'autres sont très noirs (carbonés), d'autre métalliques, etc...

L'energie délivrée lors d'un impact va dépendre de la vitesse relative de l'objet par rapport à la Terre, de l'angle de chute. Les dégâts causés eux dépendent, comme aurait dit Boris Vian "de l'endroit où ça tombe".

Petit calcul rapide

L'énergie cinétique est exprimée comme E=1/2 m.v² La vitesse d'impact varie de 10 à 80 km/s, donc sur la vitesse, pour un objet donné, nous avons déjà une variation d'un facteur de 64.

La masse est proportionnelle au volume et à la densité. m = d.V Les densités varient de 1 (objets cométaires) à 8 (objets métalliques).

Le volume (en supposant l'astéroïde sphérique) est V = 4/3 pi r3

L'albédo des astéroïdes varie de quelques pourcents (astéroïdes carbonés) à dans certains cas, quasi 1, mais parmi les géocroiseurs,

 

Il y a quelques siècles, un météore était en fait tout objet lumineux dans l'atmosphère, un arc en ciel, un éclair, etc... La science des nuages s'appelle par ailleurs la météorologie. Aujourd'hui les météores sont seulement les étoiles filantes très brillantes.

Dans l'antiquité, le fer météoritique est souvent la seule forme de fer disponible, on retrouve des dagues en fer météoritiques dans les tombeaux de certains rois. Le premier progrès concernant la chute d'astéroïdes est faite en 1803 par Jean Baptiste Biot qui montre que la chute est bien d'origine extraterrestre. Un autre progrès est fait après les missions Apollo sur la lune. Lorsque l'on voit un cratère sur la lune, il est généralement ponctué d'autres cratères plus petits. C'est en étudiant la cratérisation des cratères lunaires qu'on comprend qu'il y a un assez grand nombre de cratères "jeunes" sur la lune. Si un impact donné s'est formé il y a plusieurs milliards d'années, il est couvert d e nombreux autres impacts plus petits. Si le cratère est récent il ne possède que quelques rares impacts plus petits. En comparant ce nombre de cratères récents et les 21 astéroïdes géocroiseurs connus en 1973, on s'aperçoit qu'il y a "quelque chose qui ne va pas". Il doit exister beaucoup plus d'astéroïdes géocroiseurs pour expliquer la fréquence des cratères jeunes sur la lune. Des géologues de la NASA, Eugene Shoemaker et Eleanor Helin vont commencer un programme de recherche avec un petit télescope de l'observatoire du Mont Palomar en Californie dans le but d'identifier les astéroïdes manquant. Plus tard, les deux vont continuer des programmes séparés. Encore plus tard, à l'observatoire de Kitt Peak, Tom Gehrels lancera le premier programme de détection d'astéroïdes utilisant des détecteurs électroniques (CCD) et un programme automatique de détection. La NASA va organiser les programmes de recherche américains qui seront les seuls à réaliser un travail efficace. Le but du programme Spaceguard est de détecter 90% des astéroïdes géocroiseurs d'un diamètre supérieur à 1km. Ce diamètre est celui dont on estime qu'il causerait des dégâts globaux (quel que soit l'endroit où un tel astéroïde tomberait, il injecterait une quantité de débris dans l'atmosphère terrestre tel qu'il causerait ce qui s'appelle un hiver d'impact). Réalisé en utilisant des télescopes existants, le programme a effectivement rempli ses buts, il est estimé aujourd'hui que 80% des astéroïdes géocroiseurs d'un diamètre supérieur à 1km est connu, et aucun d'entres eux ne présente de risque dans le siècle qui vient. Aujourd'hui, la NASA subventionne à hauteur de 3 millions de dollars par an le programme Catalina Sky Survey, le programme Panstarrs1, le programme LINEAR et le programme Spacewatch. Ils représentent à eux seuls la très grande majorité des découvertes de nouveaux objets géocroiseurs. L'Europe est, comme le Japon, quasiment absent de ce domaine, seuls quelques amateurs européens (Espagne, Croatie) réalisent des découvertes épisodiques.

Si vous doutez qu'il y a un certain nombres d'astéroïdes proches de la Terre, veuillez regarder cette vidéo.

On peut avoir une idée de l'accélération de la découverte des astéroïdes en regardant cette vidéo réalisée par Peter Manley

Quelques points importants à comprendre, dans le désordre :

- La probabilité d'un impact d'astéroïde de taille importante est très très faible. Vous mourrez probablement de toute autre cause.

- La Terre n'est peuplée qu'à environ 3%. Il y a 70% d'océans, l'artique, l'antartique, les déserts, les montagnes, etc... Statistiquement il est plus probable que le prochain impact soit sur une zone non peuplée que sur New York, alors que dans les films c'est toujours sur New York que ça tombe... :)

- Etant par contre une mort "venant du ciel", elle a dans notre inconscient une place particulière. On ne s'étonne donc pas quand on voit l'importance des programmes de télévision parlant des impacts d'astéroïdes provenant des Etats Unis, ou du fait que seuls les Etats Unis s'occupe sérieusement de réaliser un inventaire complet des objets potentiellement dangereux. A l'inverse, on peut évidemment regretter que l'Europe, parce que "parler de la fin du monde" n'est pas sérieux, ne dépense pas un kopec dans ce domaine alors qu'elle a les meilleurs télescopes pour le faire.

- Le programme d'inventaire des astéroïdes proches n'as pas pour fonction d'être un programme d'alerte de dernière minute, mais au contraire de surveiller le ciel, détecter tous les objets, calculer leur orbite et prévoir un éventuel impact plusieurs dizaines d'années à l'avance. Une détection de dernière minute n'a aucun intérêt pour se protéger d'un impact, il faut environ une dizaines d'années pour monter un programme de "mitigation" (le terme est américain). Les impacts d'astéroïdes périodiques est la seule catastrophe naturelle qui soit prévisible et contre laquelle il serait possible de se protéger à l'avance.

- Les objets susceptibles d'impacter la Terre sont des astéroïdes et comètes de courte période, et des comètes de longue période. On peut assez facilement réaliser un inventaire des objets qui orbitent dans la partie interne du Système Solaire, mais on ne peut quasiment rien faire "à l'avance" contre les comètes de longues périodes (par longue période, on parle de période généralement supérieures à 200 ans, et bien souvent, des milliers d'années). D'autre part, ces comètes arrivent avec des vitesses relatives importantes par rapport à la Terre, et pourraient avoir la mauvaise idée :) d'arriver de l'autre côté du soleil avant l'impact les rendant très difficile à détecter. Ceci fait partie des risques à accepter, il n'y a en gros rien à faire contre un tel impact, heureusement la probabilité d'un tel impact est plusieurs magnitudes plus faible que l'impact d'un astéroïde périodique, lui même plus faible que les dangers liés à la plupart des autres catastrophes naturelles.

- Les astronomes mesurent assez facilement la position d'un astéroïde par rapport à certaines étoiles de références dans le ciel. A partir de différentes positions, on peut ensuite calculer l'orbite de l'astéroïde, qui permettent une éventuelle interpolation de sa position future. On peut également rechercher dans les observations anciennes pour voir si aucune de celles là correspondent à l'astéroïde que l'on vient de découvrir. Plus l'arc observé (l'espace de temps entre la première observation réalisée et la dernière) est grand, plus le calcul est précis, mais hélas seulement jusqu'à une certaine limite. Si l'astéroïde a la mauvaise idée de passer près de la Terre assez fréquemment, l'incertitude sur la position de l'astéroïde augmente exponentiellement, on a affaire à ce qui s'appelle une orbite chaotique (dans le sens mathématique du chaos). Dans ce cas, il est illusoire de prévoir des "probabilité d'impacts" au-delà de quelques décennies, un siècle au maximum. Il est surtout inconscient de le faire à partir d'observations de mauvaise qualité, c'est à dire lorsque l'objet vient d'être découvert.

- Lorsque l'on vient de découvrir un astéroïde, l'incertitude sur son orbite est assez grande.

Petit calcul rapide :

On mesure la position de l'astéroïde a une fraction de secondes d'arc (on va dire 0.2"). Si l'objet est à 100 millions de km, on a tan(0.2/3600)=x/100000000, donc x vaut en gros 100km dans l'espace. Au moment de la mesure bien sûr; lorsqu'on extrapole dans le futur, on arrive vite à avoir des imprécisions de milliers, puis de millions de kilomètres. Tout ce que l'on peut dire alors est que dans tant d'années dans le futur, l'astéroïde se trouvera dans cette grande zone, en général un ellipse très allongée.

On peut imaginer l'astéroïde comme une zone, un nuage, dans laquelle l'objet lui-même, qui fait peut-être moins d'un kilomètre de taille, se trouve. Plus l'orbite est de mauvaise qualité, plus cette zone est grande. Lorsque l'astéroïde passe près de la Terre ou de toute autre planète, il va être dévié, mais de façon différente s'il est "à l'avant" de cette zone d'incertitude, ou "à l'arrière", ou en fait quelle que soit la zone dans laquelle l'astéroïde se trouve réellement, par rapport à la zone où on estime qu'il devrait être. Dans ces conditions, chaque passage près d'une planète fait "exploser" la taille de la zone d'incertitude. Si on cherche à extrapoler la position de l'objet dans 50 ans (alors qu'il sera passé entre temps plus d'une dizaine de fois à proximité de la Terre ou de Mars par exemple), on arrive à avoir des zones d'incertitudes de plusieurs millions de kilomètres. Si la Terre vient à se trouver à un moment donné dans cette zone d'incertitude, on dit alors qu'il y a une probabilité d'impact. Evidemment, si on attend un tout petit peu (moins d'un mois) pour accumuler plus de mesures de la position de l'astéroïde, ou si on vient à trouver des anciennes d'images d'archives où se trouve cet astéroïde, on obtient une orbite de bien meilleure qualité, et l'extrapolation va donner une zone d'incertitude bien plus petite, et il y a toutes les chances que la Terre se trouve en dehors de la zone d'incertitude de l'astéroïde dans 50 ans. C'est quasi systématique, vu que la probabilité d'avoir un impact d'astéroïde sur Terre dans les 50 ans est elle même infinitésimale (on ne sait jamais à 100% bien sûr). Il y a beaucoup plus d'approches serrées à la Terre que d'impact, et lorsque l'on découvre un rapprochement à la Terre d'un astéroïde dans le futur, il s'agit généralement de une de ses approches, plutôt que d'un impact. Un des problèmes de communication lié à ces "probabilités d'impacts" est qu'ils sont calculés par deux sites actuellement (celui de la NASA et un site de l'université de Pise). Ce sont des programmes informatiques, qui récupèrent toute nouvelle observation publiée par le centre des petites planètes et calcule sans autre forme de procés ces probabilités d'impact. Le problème étant évidemment que lorsque l'orbite est de mauvaise qualité, aucune mention spéciale n'est faite. La politique officielle de la NASA (à cause de tous les tarés qui pensent que la NASA, la CIA, le KGB, le FBI, j'en passe et des meilleures nous cachent tout) est de tout publier toutes les informations en temps réel. On a donc souvent des cas où un objet vient d'être découvert, les programmes informatiques calculent une probabilité d'impact non nulle, l'objet continue à être observé par des astronomes de part le monde, la zone d'incertitude se réduit (donc la probabilité d'impact croît encore), puis se réduit suffisamment pour que la Terre sorte de la zone d'incertitude de l'astéroïde, et la probabilité d'impact passe enfin à 0. Le cas le plus ridicule géré de cette façon-là a été celui de l'astéroïde aujourd'hui numéroté 99942 Apophis, et dont la dénomination provisoire était 2004MN4. Voir la page wikipedia.

Découvert en Juin 2004, les robots de ces prédicteurs de fin du monde (JPL et Pise) ont détecté immédiatement une probabilité d'impact très faible pour le vendredi 13 Avril 2029. Au fur et à mesure que les données arrivaient, la zone d'incertitude de l'astéroïde diminuait, mais incluait toujours la terre, donc la probabilité d'impact est montée, montée, jusqu'à culminer à 2.7% vers fin Décembre 2004. "Heureusement" pour les astronomes, cette date était celle du tsunami d'Indonésie et personne ne parla de l'objet dans la presse. De nouvelles observations arrivant la probabilité d'impact a chuté énormément, pour arriver à une valeur quasi nulle aujourd'hui. On voit là un des problèmes potentiels de ce genre de prédiction. 2.7% de probabilité d'impact, ce n'est pas grand-chose, mais on parle toute de même d'un objet dont l'impact serait 10 fois plus puissant que la plus puissante bombe atomique jamais explosée...

Echelle de Turin, de Palermo, etc... : Echelles inventées par des astronomes pensant qu'un jour elles serviraient à quelque chose. Ce sont des échelles super compliquées qui tente de donner une idée de la probabilité d'impact d'un astéroïde. Il est évident par exemple qu'avoir 100% de probabilité d'impact sur un astéroïde de 5 mètres de diamètre (dont on est également 100% sûr qu'il se détruira dans l'atmosphère) ne représente pas le même danger que d'avoir 1% sur un objet nettement plus gros. Par contre, une probabilité de 1millionième revient à dire qu'on est sûr à 99.9999% que l'objet ne tombera pas sur Terre. Il est clair qu'il faut pouvoir mesurer ces probabilités d'impact, au moins de façon à ce que les observateurs fassent un effort pour suivre tel ou tel objet et améliorer la qualité de son orbite, mais ce genre d'échelles de Turin est d'une bêtise consommée. Le public n'a que faire d'une échelle de probabilité, qui en plus évolue en fonction du temps, ce que le public veut avoir c'est une échelle binaire, oui, il va y avoir un impact, on en est 100% sûr; non, il n'y a aucun risque d'impact. A la place de décider d'une période (on peut mesurer l'imprécision d'une orbite) et ne publier que lorsque les données sont précises, on publie n'importe quoi et dès que possible.

L'impactomanie : Aujourd'hui sur the History Channel à la télévision, on peut voir à peu près autant de programmes sur la fin prochaine du monde par un astéroïde que sur les mêmes prévisions faites par Nostradamus, et sur le fait que des extraterrestres viendront à coup sûr nous sauver juste au dernier moment.... Ca vire vraiment au n'importe quoi. S'il est important de continuer à faire un inventaire précis des objets passant près de notre planète, il n'est pas forcément honnête de donner l'impression que c'est un phénomène qui se passe fréquemment. Il n'est pas non plus très honnête de tenter d'obtenir des fonds pour ses recherches en mettant en avant la recherche des astéroïdes comme une priorité. Voir par exemple la page d'accueil de Pan Starrs, alors que ce télescope essentiellement dédié à la cosmologie ne passe que 2 nuits par mois à observer des astéroïdes. Voir également celle du projet LSST (qui s'appelait auparavant le dark matter telescope) qui lui aussi met bien en avant la sauvegarde de la Terre alors qu'en fait il n'y consacrera qu'une partie minimale de son temps. Encore plus gros, les programmes de mitigation d'astéroïde. Alors qu'on sait tout de même qu'il n'y a pas eu d'impacts d'astéroïdes majeurs dans l'histoire de l'humanité, plusieurs groupes liés à ce que l'on appelle habituellement le "complexe militaro spatial" rêvent de pouvoir lancer des missions spatiales de façon à tester des techniques permettant de dévier la trajectoire d'un astéroïde. Il est clair que si on arrive à convaincre un politicien de dépenser des milliards de dollars pour aller en Irak, on peut aussi aller dévier des astéroïdes, ça semble une priorité logique. Tout ça pour pointer du doigt un fait tout bête : Il ne coûterait pratiquement rien de faire un inventaire correct, dont le but est de montrer qu'aucun astéroïde dangereux à court terme n'existe, mais personne ne dépense les sommes requises, par contre, utiliser l'idée et la peur qu'elle suscite pour pouvoir obtenir le financement d'autres projets qui ne serviront à rien, là on a de l'espoir. Par rien, j'entends « rien » dans le contexte. Ils serviront à dépenser de l'argent sur d'autres thèmes, permettront de faire tourner l'industrie, la vie est belle.