C’est une nouvelle année, avec de nouveaux défis et de nouvelles opportunités! Et la NASA, qui cherche à lancer les choses, a annoncé les deux nouvelles missions qui seront lancées dans la prochaine décennie. Ces missions robotiques, nommées Lucy et Psyché, sont destinées à nous aider à comprendre l'histoire du système solaire primitif, et se déploieront à partir de 2021 et 2023, respectivement.
Alors que la mission de Lucy est d'explorer l'un des astéroïdes troyens de Jupiter, Psyché explorera un astéroïde métallique connu sous le nom de 16 Psyché. Et entre les deux, on espère qu'ils répondront à certaines questions persistantes sur la formation planétaire et comment le système solaire a vu le jour. Plus que cela, ces missions représentent des premières historiques pour la NASA et l'exploration de l'espace humain.
Le programme de découverte de la NASA, dont Lucy et Psyché font partie, a été créé en 1992 pour compléter leurs programmes «phares» plus vastes. En réunissant des scientifiques et des ingénieurs pour concevoir des missions, le programme Discovery a pour objectif de maximiser la recherche scientifique en créant de nombreuses missions plus petites qui ont des périodes de développement plus courtes et nécessitent moins de ressources opérationnelles.
La mission Lucy devrait être lancée en octobre 2021 et devrait arriver à sa première destination (un astéroïde de la ceinture principale) en 2025. Elle mettra ensuite le cap sur les chevaux de Troie de Jupiter, un groupe d'astéroïdes piégés par la gravité de Jupiter et partager son orbite. On pense que ces astéroïdes sont des reliques du premier système solaire; et entre 2027 et 2033, Lucy en étudiera six.
En plus d'être la première mission à explorer la population troyenne de Jupiter, Lucy a également une importance historique en raison du nombre d'astéroïdes qu'elle visitera. Tout au long de sa mission, il enquêtera sur six chevaux de Troie, soit le nombre total d'astéroïdes de la ceinture principale qui ont été étudiés à ce jour. La nature de ces six astéroïdes devrait également nous en dire beaucoup sur les débuts de l'histoire du système solaire.
Comme Harold F. Levison - le chercheur principal de la mission Lucy du Southwest Research Institute (SwRI) à Boulder, Colorado - l'a expliqué lors d'une conférence téléphonique de la NASA:
«L'un des aspects surprenants de cette population est sa diversité. Si nous les regardons à travers des télescopes sur la Terre, nous voyons qu'ils sont très différents les uns des autres dans leur couleur, dans leur spectre. Et donc, nous pensons que cela nous dit quelque chose sur la façon dont le système solaire s'est formé et a évolué… Cette diversité dans ces objets, nous pensons, est due au fait qu'ils se sont réellement formés dans des régions très différentes du système solaire, avec des caractéristiques physiques très différentes . Et quelque chose s'est produit dans l'histoire du système solaire où ces objets ont commencé à des distances très différentes, mais pendant la formation et l'évolution du système solaire, ils se sont déplacés et placés dans ces réservoirs stables près de l'orbite de Jupiter. "
Les six chevaux de Troie sur lesquels Lucy est censée enquêter ont été sélectionnés parce que la diversité de leurs caractéristiques physiques montre qu'ils proviennent de différents endroits du système solaire. Comme le dit Levison, "Ces petits corps sont vraiment les fossiles de la formation de la planète, et c'est pourquoi nous avons nommé Lucy d'après l'ancêtre humain connu sous le nom de Lucy."
De plus, Lucy s'appuiera sur le succès de missions comme New Horizons et OSIRIS-REx., Qui comprend l'utilisation de versions mises à jour des instruments qu'ils ont utilisés pour explorer Pluton, la ceinture de Kuiper et l'astéroïde Bennu -i.e. les instruments RALPH et LORRI et l'instrument OTES. De plus, plusieurs membres des équipes scientifiques New Horizons et OSIRIS-REx apporteront leur expertise à la mission Lucy.
De même, la mission Psyché aura une immense valeur scientifique puisqu'elle visitera le seul astéroïde métallique connu. Cet astéroïde mesure environ 210 km (130 mi) de diamètre et serait entièrement composé de fer et de nickel. À cet égard, il est similaire au noyau métallique de la Terre, ainsi qu'aux noyaux de chaque planète terrestre du système solaire.
C'est pour cette raison que les scientifiques pensent qu'il pourrait s'agir du noyau exposé d'une planète de la taille de Mars. Selon cette théorie, 16 Psyché a connu plusieurs collisions majeures au début de l'histoire du système solaire, ce qui lui a fait perdre son manteau rocheux. La sonde robotique sera lancée en 2023 et devrait arriver d'ici 2030 - après avoir reçu une manœuvre d'assistance à la gravité terrestre en 2024 et un survol de Mars en 2025.
En mesurant sa composition, son champ magnétique et en cartographiant ses caractéristiques de surface, l'équipe scientifique de Lucy espère en savoir plus sur l'histoire de la formation planétaire. Comme l'a déclaré Lindy Elkins-Tanton - chercheuse principale de Psyché et directrice de l'École d'exploration de la terre et de l'espace de l'Arizona State University - lors de la conférence téléphonique de la NASA:
«L'humanité a visité des mondes rocheux et des mondes glacés et des mondes en gaz. Mais nous n'avons jamais vu un monde de métal. Psyché n'a jamais été visitée ou a fait prendre une photo qui était plus qu'un point de lumière. Et donc, son apparence reste un mystère. Cette mission sera une véritable exploration et découverte. Nous pensons que Psyché est le noyau métallique d'une petite planète qui a été détruite à haute énergie, haute vitesse, le premier centième de l'âge de notre système solaire. En visitant Psyché, nous pouvons littéralement visiter un noyau planétaire de la seule manière que l'humanité peut… Psyché nous permet de visiter l'espace intérieur en visitant l'espace. "
Non seulement les noyaux planétaires sont censés être à l'origine des champs magnétiques (qui sont nécessaires à l'émergence de la vie), mais ils nous sont entièrement inaccessibles. Le bord même du noyau externe de la Terre se trouve à environ 2 890 km (1790 mi) de la surface de notre planète. Mais la plus profonde humanité jamais creusée a été à une profondeur de 12 km (7,5 mi), qui a eu lieu au Kola Superdeep Borehole, en Russie.
De plus, au cœur de la Terre, les conditions de température et de pression devraient atteindre 5700 K (5400 ° C; 9752 ° F) et 330 à 360 gigapascals (plus de trois millions de fois la pression atmosphérique normale). Cela rend l'exploration du cœur de notre planète (ou de toute autre planète du système solaire, d'ailleurs) complètement impossible. C'est pourquoi une mission robotique dans un monde comme Pysche est une telle opportunité.
Et puisque Psyché est le seul corps arrondi de métal connu pour exister dans le système solaire, l'astéroïde est aussi improbable qu'il est unique. Et comme aucune mission n'a jamais eu lieu pour explorer sa surface, et qu'aucune image n'existe qui puisse nous dire à quoi ressembleraient ses caractéristiques de surface, la mission Psyché est sûre d'apporter un éclairage sérieux sur ce à quoi ressemble un monde métallique.
"A quoi pensons-nous que cela pourrait ressembler?" demanda Tanton. «Y a-t-il des coulées de lave de soufre à sa surface? Est-il recouvert de falaises imposantes créées lors de la solidification du métal se rétrécissant et l'extérieur du corps en panne? Sa surface est-elle une combinaison de fer métallique et de cristal minéral vert comme le sont les météorites de fer? Et à quoi ressemble un cratère d'impact en métal? Ses bords ou ses éclats métalliques pourraient-ils se figer dans le froid de l'espace avant de retomber en surface. Nous ne savons pas. "
Jim Green, directeur des sciences planétaires de la NASA, a exprimé son enthousiasme pour les missions Discovery 13 et 14 dans un récent communiqué de presse de la NASA:
«Ce sont de véritables missions de découverte qui s’intègrent dans la stratégie plus large de la NASA consistant à étudier comment le système solaire s’est formé et a évolué. Nous avons exploré des planètes terrestres, des géantes gazeuses et toute une gamme d'autres corps en orbite autour du soleil. Lucy observera les restes primitifs de plus loin dans le système solaire, tandis que Psyché observera directement l'intérieur d'un corps planétaire. Ces pièces supplémentaires du puzzle nous aideront à comprendre comment le soleil et sa famille de planètes se sont formés, ont changé au fil du temps et sont devenus des lieux où la vie pourrait se développer et se maintenir - et ce que l'avenir pourrait nous réserver. »
Lucy et Psyché ont été choisies parmi cinq finalistes qui ont été sélectionnés pour un développement ultérieur en septembre 2015. Ceux-ci ont été choisis à leur tour parmi 27 concepts de mission qui ont été soumis en novembre 2014. Des exemples de missions Discovery passées et présentes incluent la sonde spatiale Kepler, le vaisseau spatial Dawn, le Mars Pathfinder et l'atterrisseur InSight (dont le lancement est prévu en 2018).
