Plaidoyer pour une mission scientifique d’étude et d’échantillonnage vers les astéroïdes troyens de Mars.

Vue d’artiste d’une sonde posée sur un astéroïde troyen de Mars pour en prélever des échantillons. Image composite issue de https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Asteroidmining.jpg Nasa et de diverses images gratuites du site https://pixabay.com/

Autour des planètes, dans l’espace, il existe des zones au nombre de cinq où les différentes forces de gravités et celles liées aux mouvements vont se neutraliser pour former des zones de stabilités. Bien évidemment, comme tout est en constant mouvement dans l’espace, ces zones, liées à la planète concernée , vont se déplacer avec elle .
On les nomme points de Lagrange et ils sont numérotés de L1 à L5 en hommage à ce mathématicien français Joseph Louis Lagrange .
Seuls les zones L4 et L5 sont considérées comme stables sur le long terme .
Les autres de L1 à L3 sont moins stables dans le temps , elles sont également nommés point d’Euler en référence au mathématicien suisse Leonhard Euler.

Carte des astéroïdes troyens de Jupiter composés de trois familles troyens , Grecs et Hilda ( en vert). En blanc la ceinture d’astéroïdes en orbite entre Mars et Jupiter. La sonde Lucy de la mission américaine Discoverer devrait aller étudier quelques troyens de Jupiter et un astéroïde de la Ceinture. (Docs. DR)

Les points stables L4 et L5 sont séparés par la planète. L4 est en avance sur elle, sur son déplacement orbital et L5 est en arrière . On les appelle aussi des points Troyens, et donc les astéroïdes qui s’y trouvent sont des “Troyens “ et dans notre cas des astéroïdes troyens de Mars. Il existe des troyens des grandes planètes, quelques uns de Mars et au moins un connu pour la Terre.

Notre propos ne concerne pas les points de Lagrange mais plutôt les astéroïdes troyens de Mars .
Leurs nombre est en augmentation depuis quelques années , non pas parce qu’il se serait ajouté des astéroïdes au fil des ans mais simplement parce que nos moyens d’investigation se font plus précis, et que plus d’études leurs sont consacrées.
En se basant sur les seuls points L4 et 5 on a, en 2015, trois astéroïdes troyens en L5 et un en L4. Certains articles parlent de 7 troyens pour Mars et les derniers articles de huit…

Vue artistique d’éléments de la planète Mars éjectés par un impacteur de grande masse (image site Pixabay)

Simulation d’orbites de troyens martiens
http://www.orbitsimulator.com/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1321465755/7

L’intérêt de ces corps célestes réside dans leur origine supposée. Auparavant c’était celle d’astéroïdes capturés par Mars dans sa zone de stabilité, comme on le pensait aussi pour ses deux lunes Phobos et Deimos . Une nouvelle étude menée par des scientifiques de l’Observatoire de la Côte d’Azur et de l’Institut Weizmann (Israël) tendrait à démontrer que les troyens martiens sont issus d’une énorme collision de Mars avec un grand corps impacteur qui en aurait éjecté des parcelles de la croûte et du manteau.
Cette étude est publiée dans Nature Astronomie du 17 juillet 2017

Elle se base sur la présence d’un minéral -l’olivine– qui ne peut se former que dans des conditions de pression d’un manteau planétaire, puis cristalliser dans une croûte planétaire comme celle qui forme nos continents.
D’après les auteurs de la publication, les astéroïdes de la famille d’Eureka seraient des fragments de roches magmatiques de Mars car selon leurs mesures, la composition chimique de huit astéroïdes troyens de Mars ( particulièrement le contenu des roches dont l’olivine), rappelle la croûte et le manteau de la planète rouge ,ce qui ne semble pas typique pour des astéroïdes situés dans la partie intérieure du système solaire ;
Ces huit astéroïdes troyens auraient une origine commune. Ils sont riches en olivine, pyroxène, grenat et autres minéraux qui se forment dans des planètes comme la Terre et Mars.
Les chercheurs en déduisent que ces astéroïdes seraient des fragments de Mars, des éjectas, ensuite stabilisés aux points de Lagrange depuis l’époque de l’impact . Et que de grand bassins d’impacts sur Mars avec de l’olivine en seraient les points de départ.
Comme des études antérieures indiquent qu’un de ces astéroïdes troyen, Eureka, est daté d’un milliard d’années, la collision serait de cette époque au moins . Pour la première fois un lien serait établi entre une surface planétaire spécifique, un impact violent et un type d’astéroïde.

L’étude a utilisé l’installation de télescope infrarouge de la NASA, basée à l’Observatoire Mauna Kea à Hawaï, pour examiner les spectres de deux Troyens de Mars (doc. DR)

Incidemment il est à noter que la présence d’olivine en surface des bassins d’impact sur Mars a servi comme explication à l’absence de grandes étendues d’eau liquide, l’olivine étant dégradée par l’eau avec le temps. Il semble que ces impacts aient été fait alors que Mars était déjà devenu un monde sec.

Deux cartes colorisées de la région de Nili Fossae sur Mars, révélant les régions riches en olivine en vert clair (docs. NASA / JPL-Caltech)

Le choc a dû creuser un large bassin d’impact tout en expédiant les éjectas dans l’espace autour de Mars. Vu le manque de précision sur l’époque de cette collision, la comparaison avec l’impact qui a formé les lunes de Mars et la dichotomie crustale des hémisphères martiens est intéressante .
Le rôle de Jupiter et sa migration par rapport à sa position initiale dans le système solaire , ainsi que celle de Mars, auraient contribué à conserver ces relativement grandes masses dans les points de Lagrange martiens. Lors de son changement puis de sa stabilisation dans sa nouvelle orbite, Mars aurait récupéré certains de ses propres éjectas.

Tout ceci serait à confirmer, et une mission spatiale vers ces astéroïdes avec retour d’échantillons, serait une excellente façon de préciser les théories et mesures actuelles.

Une vision artistique des astéroïdes troyens de Mars de la famille d’Euréka (image composite à partir de celles du site Pixabay)

Si ces corps sont des restes de ce qui a impacté Mars si fortement, alors on aurait accès à une sorte de “mémoire” du début du système solaire avec tous ces planétésimaux qui se percutaient .
Si , comme la présence d’olivine, entre autres, semble l’indiquer , ce sont des fragments de Mars d’une époque très ancienne, alors on aura obtenu des échantillons du sol,de la croûte et du manteau de Mars .
Des échantillons qu’aucun forage profond sur Mars ne pourra nous apporter avant bien longtemps, et on obtiendrait beaucoup d’informations sur l’impact et la composition de la planète, on aurait des échantillons de l’histoire géologique de Mars: croûte et manteau. .

La dépense énergétique et le coût d’une mission spatiale pour atteindre ces astéroïdes et en repartir avec des échantillons martiens, serait bien inférieure à celle d’une mission de retour d’échantillons sur le sol de Mars, mission encore hypothétique qui ne pourra que forer sur quelques mètres alors que sur ces astéroïdes, c’est tout un pan de morceaux planétaires anciens auquel on aurait accès, et qui sait si on n’y trouvera pas quelques indices prébiotiques ….Et cela sans craindre une quelconque “contamination” …Les tenants de la protection planétaire de Mars seront tranquilles.
Des comparaisons pourraient être faites avec les météorites martiennes trouvées sur Terre et ce qu’on a pu analyser sur Mars.
Il est possible que ces astéroïdes forment un assemblage entre Mars et un peu de son impacteur géant, comme il semble que ce soit le cas pour les deux lunes de Mars Phobos et Deimos .
L’impact qui les aurait créés il y a plus de quatre milliards d’années serait aussi à l’origine de la dichotomie hémisphérique martienne , en fait il aurait été à l’origine de plusieurs lunes dont une grosse, lunes qui auraient fini par retomber sur Mars peu à peu avec des épisodes de formations d’anneaux, les deux lunes actuelles seraient soit des “survivantes” soit selon les dernières études ,des lunes recomposées à partir des anneaux résiduels des destructions des diverses lunes .

A ce compte, aller chercher des échantillons de Phobos et Deimos sera instructif comme le prévoit la mission japonaise MMX de la JAXA en coopération avec le CNES mais, si ce sont des lunes recomposées et ré-accrétées depuis un anneau, ce sera moins scientifiquement intéressant que de prélever des échantillons sur les astéroïdes troyens qui ne sont jamais passé par une phase d’anneau: ils semblent plus susceptibles d’être des morceaux de Mars (manteau et croûte )

Le mieux pour la science martienne ce serait une mission qui réalise le doublet d’échantillonner les lunes de Mars et les troyens de Mars, générant ainsi un grand bond dans la connaissance de l’histoire de la planète et de l’origine du système solaire .

Une mission Nasa ( programme Discovery et sonde Lucy ) est envisagée pour aller étudier quelques astéroïdes troyens de Jupiter et un autre dans la ceinture entre Mars et Jupiter .
Mission plus lointaine, plus longue à mener, à en attendre des retours (avec des délais de réponses radios longs) et qui ne permettra pas nécessairement de faire des relations directes avec les planètes, dont Mars.
Elle devrait donner des éclairages sur l’origine du système solaire, et de ses planétésimaux mais on n’aura pas de manteau et de croûte martiens à échantillonner, sauf de tomber sur un éjecta de Mars qui serait parti dans la ceinture d’astéroïdes ou devenu troyen de Jupiter …

Une mission spatiale vers les troyens de Mars serait moins lointaine, au moins aussi riche scientifiquement et elle est très envisageable comme le montre l’existence des missions MMX vers les lunes de Mars et Discovery vers la ceinture d’astéroïde puis vers les troyens de Jupiter .
A moins d’”enrichir “ une des deux autres missions de ce nouvel objectif, toutefois la mission Discovery ne prélèvera pas d’échantillons , à la différence de MMX la mission conjointe japonaise de la Jaxa et du Cnes qui devrait rapporter des échantillons de Phobos et Deimos.

Mais une mission sur les troyens martiens pourrait étudier et rapporter des échantillons de Mars sans tous les aléas d’y faire atterrir un rover,donc à moindre coût et en faire revenir les prélèvements sans lutter contre la gravité martienne, avec comme champ d’exploration un éventail de la géologie martienne datant d’un milliard d’année au moins, et sans contamination comme peuvent l’être des météorites martiennes arrivant sur Terre .

Etudier la géologie de Mars et prélever sans devoir s’y poser …

Alors à quand une mission spatiale d’échantillonnage vers les Troyens de Mars ?