Astéroïde

Un astéroïde (du grec ancien , « qui ressemble à une étoile ») est une planète mineure composée de roches, de métaux et de glaces, et dont les dimensions varient de l'ordre du mètre (limite actuelle de détection) à plusieurs centaines de kilomètres. L'appellation « en forme d'étoile » vient de l'aspect irrégulier des astéroïdes au télescope, différent du disque parfait des planètes, lors des premières observations astronomiques.

En 1801, le premier astéroïde découvert est nommé Cérès. C'est le plus gros astéroïde de la ceinture principale, groupe d'astéroïdes le plus important en nombre d'objets connus (plus de  en avril 2019 ou environ  en comptant la périphérie immédiate), situé entre les orbites de Mars et de Jupiter. Les astéroïdes géocroiseurs (environ  connus en avril 2019) constituent le second groupe en nombre, ils croisent l'orbite de la Terre. Les deux groupes rassemblent plus de 95 % des planètes mineures connues.

Les planètes mineures situées au-delà de Neptune sont parfois considérées comme des astéroïdes mais aussi, de plus en plus souvent, distinguées et désignées comme objets transneptuniens. Leur composition est plus riche en glace et plus pauvre en métaux et en roches, ce qui les apparente à des noyaux cométaires.

Contrairement aux comètes, les astéroïdes ne présentent pas d'activité cométaire. Cependant, quelques-uns ont été observés avec une activité partielle et sont qualifiés d'astéroïdes actifs.

On suppose que les astéroïdes sont des restes du disque protoplanétaire qui ne se sont pas regroupés en planètes.

Certains astéroïdes géocroiseurs sont considérés comme potentiellement dangereux à cause du risque de collision avec la Terre. Ils sont surveillés par des systèmes automatisés et des études sont menées sur les possibilités de les détourner en cas de menace affirmée.

Terminologie

Histoire

Premières découvertes 

Le premier astéroïde est découvert fortuitement par Giuseppe Piazzi, directeur de l’observatoire de Palerme. Le  janvier 1801, alors qu’il mène des observations dans la constellation du Taureau afin d’établir un catalogue stellaire, il repère un nouvel astre. Le lendemain, il constate avec surprise que celui-ci s’est déplacé vers l’ouest. Il suit le déplacement de cet objet pendant plusieurs nuits. Son collègue, Carl Friedrich Gauss, utilise ces observations pour déterminer la distance exacte de cet objet inconnu à la Terre. Ses calculs situent l’astre entre les planètes Mars et Jupiter. Piazzi le nomme Cérès, du nom de la déesse romaine qui fait sortir la sève de la terre et qui fait pousser les jeunes pousses au printemps, et également déesse protectrice de la Sicile.

Selon la loi de Titius-Bode, formulée en 1766 par Johann Daniel Titius et divulguée par Johann Elert Bode, une planète aurait dû graviter entre Mars et Jupiter. Une campagne d’observation, initiée par Joseph Jérôme Lefrançois de Lalande en 1796, avait été lancée afin de la localiser. Piazzi, sans le vouloir, avait devancé ses collègues avec la découverte de Cérès sur l’orbite de l’hypothétique planète.

Entre 1802 et 1807, trois autres objets sont découverts sur des orbites voisines : Pallas, Junon et Vesta. Les quatre nouveaux corps sont alors considérés comme de véritables planètes. Le terme de petites planètes est généralement employé ; cependant dès 1802, William Herschel propose l’appellation d’astéroïde, qui signifie littéralement « en forme d’étoile », à cause de leur aspect au télescope, différent de celui en forme de disque régulier des autres planètes. Avec, de plus, leur petite taille ou l’inclinaison orbitale élevée de Pallas, il s’agissait selon lui d’objets du Système solaire à distinguer des planètes.

Il faut attendre 1845 pour qu’une nouvelle petite planète soit découverte, Astrée, par Karl Ludwig Hencke. Dès lors, les découvertes ne cessent de se multiplier et l’appellation proposée par Herschel s’impose.

Au  

En juillet 1868, cent astéroïdes sont connus. La millième découverte homologuée a lieu en novembre 1921 () et la dix-millième en octobre 1989 (). En règle générale, l’ordre des dates de découverte diffère de l’ordre de numérotation des astéroïdes, car l’affectation d’un numéro se fait après une détermination suffisamment fiable de l’orbite de l’objet.

La majorité des astéroïdes connus sont situés dans la zone comprise entre Mars et Jupiter, dite ceinture d'astéroïdes (ou ceinture principale). Mais d'autres ont été découverts en dehors de cette zone, soit parce qu’ils possèdent une orbite qui les fait s’éloigner de la ceinture principale, soit parce qu’ils sont situés dans une tout autre zone du Système solaire (voir Principaux groupements). La plupart d'entre eux sont plus éloignés du Soleil, mais on en connaît qui sont moins éloignés que Mars (astéroïdes Amor et astéroïdes Apollon), la Terre (astéroïdes Aton et astéroïdes Atira) et même Vénus ().

L’étude des astéroïdes fut longtemps délaissée par les astronomes. Nous les connaissons depuis maintenant plus de deux cents ans, mais ils étaient considérés comme les rebuts du Système solaire. On sait maintenant que les astéroïdes sont une clé importante de la compréhension de la formation du Système solaire et c’est pour cette raison que les astronomes montrent un plus grand intérêt envers ces objets.

Dénomination

Paramètres orbitaux

Composition et classification spectrale 

La composition des astéroïdes est évaluée d’après leur spectre optique mesurant la lumière réfléchie, qui correspond à la composition de leur surface. Celle des météorites est connue avec l'analyse des fragments retrouvés sur Terre.

Le système classique de classification spectrale des astéroïdes, élaboré en 1975, les classe selon un système basé sur leur couleur, leur albédo et leur spectre optique. Ces propriétés étaient censées correspondre à la composition de leur surface. Il faut noter, cependant, que certains types sont plus facilement détectables que d'autres. Ainsi, ce n'est pas parce que la proportion d'astéroïdes d'un type donné est plus importante qu'ils sont effectivement plus nombreux. Il existe des systèmes de classification plus récents, dont deux se démarquent : Tholen (de l'astronome David J. Tholen) et SMASS.

À l'origine, la classification des astéroïdes se basait sur l'hypothèse de leur composition :
 type C - carbone
 type S - silice
 type M - métallique

Ceci a porté à confusion, car le type spectral d'un astéroïde ne garantit pas sa composition.

Principaux groupements

Ceinture principale 

La ceinture principale d'astéroïdes, entre les orbites de Mars et Jupiter, distante de deux à quatre unités astronomiques du Soleil, est le principal groupement d'astéroïdes : environ  objets y ont été répertoriés à ce jour (avril 2019), auxquels on peut ajouter  autres gravitant dans sa périphérie immédiate (groupe de Hungaria, groupe de Cybèle et groupe de Hilda notamment). L’influence du champ gravitationnel de Jupiter les a empêchés de former une planète. Cette influence de Jupiter est également à l’origine des lacunes de Kirkwood, zones quasiment vides situées au milieu et sur les bords de la ceinture et dues à des phénomènes de résonance orbitale.

Astéroïdes troyens de Jupiter 

Les troyens de Jupiter sont situés sur des orbites très proches de celle de Jupiter, à proximité des deux points de Lagrange L et L. On en compte environ  en avril 2019. Le nom fait référence à la guerre de Troie : les points L et L sont associés respectivement au camp grec et au camp troyen et les astéroïdes y sont nommés, sauf exception, avec des noms de personnages du camp associé.

Astéroïdes géocroiseurs 

Au sens strict, les astéroïdes géocroiseurs sont des astéroïdes dont l’orbite croise celle de la Terre (Earth-crosser asteroid ou ECA en anglais). En pratique, en français, le terme est le plus souvent entendu au sens large et inclut également les astéroïdes dont l'orbite est « proche » de celle de la Terre (passe à moins de 0,3 unité astronomique) (near Earth asteroid ou NEA en anglais). On en dénombre environ  (avril 2019).

Ces astéroïdes sont classiquement classés en quatre groupes :
 les astéroïdes Atira, dont l'orbite est entièrement contenue dans celle de la Terre (19 connus en avril 2019 selon la base de données du JPL) ;
 les astéroïdes Aton, croiseurs dont l'orbite est principalement située à l'intérieur de celle de la Terre (a < 1 ua) (environ  connus en avril 2019) ;
 les astéroïdes Apollon, croiseurs dont l'orbite est principalement située à l'extérieur de celle de la Terre (a > 1 ua) (environ  connus en avril 2019) ;
 les astéroïdes Amor, dont l'orbite entoure entièrement celle de la Terre (environ  connus en avril 2019).

L’intérêt médiatique parfois très fort porté sur les astéroïdes géocroiseurs est lié à la crainte de les voir entrer en collision avec la Terre. Voir section Risques d'impact avec la Terre.

Centaures 

Les centaures sont des planètes mineures qui gravitent entre les orbites des planètes géantes gazeuses. On en compte en avril 2019 entre 200 et 500 suivant le périmètre précis attribué à ce groupe (frontière non standardisée avec d'autres groupes tels que celui des damocloïdes). Le premier qui fut découvert est (2060) Chiron, en 1977. On suppose généralement que ce sont d'anciens objets transneptuniens ayant été éjectés de leurs trajectoires, suite, par exemple, à un passage à proximité de Neptune.

Ceinture de Kuiper et autres objets transneptuniens 

On dénombre en avril 2019 environ  objets transneptuniens. Les principaux groupes de cette zone du Système solaire sont décrits dans l'article Planète mineure.

Astéroïdes et histoire du Système solaire

Méthodes de détection et d'analyse

Exploration par des sondes spatiales 

Les premières images rapprochées d’astéroïdes sont l’œuvre de la sonde Galileo qui, lors de son transit vers Jupiter, put s'approcher de (951) Gaspra en 1991 puis de (243) Ida en 1993.

La sonde  est la première dont la mission principale concerne l'étude d'un astéroïde. Lancée le  par la NASA, elle se met en orbite autour de (433) Éros, l’un des plus gros astéroïdes géocroiseurs. Après en avoir établi une cartographie complète entre avril et octobre 2000, et bien que cela n'ait pas été prévu initialement, la sonde se pose en douceur sur l’astéroïde le . Son dernier signal est reçu le 28 février.

En 2003, la JAXA lance la sonde Hayabusa vers l’astéroïde géocroiseur (25143) Itokawa, avec pour objectif de s’y poser en douceur et d’en prélever des échantillons. Malgré plusieurs pannes et incidents, la sonde revient sur Terre le , sans que l’on sache si elle contient effectivement des échantillons. Finalement, le 16 novembre, la Jaxa annonce que l’analyse des particules récoltées a confirmé leur origine extraterrestre. Le Japon devient ainsi le premier pays à s’être posé sur un astéroïde et en avoir rapporté des échantillons. Deux missions en cours (avril 2019) prévoient également des retours d'échantillon : Hayabusa 2 (prélèvement réussi en 2019 et retour en décembre 2020) et OSIRIS-Rex (prélèvement d'échantillon en 2020 et retour prévu en 2023).

En 2007, la NASA lance la sonde Dawn en direction de deux des plus gros astéroïdes de la ceinture principale, (4) Vesta et (1) Cérès. Elle se place d'abord en orbite autour de Vesta entre juillet 2011 et août 2012 puis rejoint Cérès autour duquel elle se met en orbite en mars 2015. C'est la première sonde spatiale à se positionner successivement en orbite autour de deux objets différents. Des études approfondies ont notamment concerné la géographie et la géologie des deux astéroïdes.

Les principaux lancements planifiés concernent la mission DART (test de l'usage d'un impacteur pour dévier un astéroïde, lancement en 2021), la sonde Lucy (étude de troyens de Jupiter, lancement en 2021) et la sonde Psyché (étude de l'astéroïde métallique (16) Psyché, lancée le ). Ces trois missions sont développées par la NASA.

La sonde New Horizons est la première et à ce jour la seule à avoir exploré des objets transneptuniens (surlignés en jaune dans le tableau). Lancée par la NASA en janvier 2006, elle n'arrive au niveau de son objectif principal, Pluton, que 8 ans et demi plus tard en juillet 2015. Des résultats remarquables sont apportés sur la géographie, la géologie, l'atmosphère ou encore les satellites de Pluton. La sonde est ensuite dirigée vers  qui devient ainsi le deuxième objet transneptunien photographié de près.

Remarque : ne sont ici listés que les astéroïdes explorés "de près" par une sonde spatiale (a minima survolés à moins de ) ; quelques autres ont été survolés "de loin" tels que les astéroïdes de la ceinture principale (2685) Masursky et (132524) APL ou l'objet transneptunien (15810) Arawn.

Observations à l'œil nu ou aux jumelles 
Les astéroïdes sont presque impossibles à observer à l’œil nu. Ils sont bien plus petits que les planètes, et très peu lumineux. L’astéroïde  en est l’exception, puisque c’est le seul qu’il soit parfois possible d’observer sans appareil optique. Sa luminosité n’étant toutefois pas très grande, il faut donc savoir où poser le regard.

Un astéroïde ressemble plus ou moins à une étoile qui brille dans le ciel nocturne. Le meilleur moyen pour partir à la chasse aux astéroïdes avec ses jumelles ou son télescope est d’observer le fond étoilé, plusieurs nuits d’affilée, et de détecter les points lumineux qui se déplacent par rapport au fond, qui, lui, paraît stable. Certains catalogues répertorient la position des astéroïdes, et il est alors plus facile de pointer le télescope au bon endroit.

Risques d'impact avec la Terre

Astéroïdes potentiellement dangereux 

Au 27 avril 2019, la  recense  astéroïdes géocroiseurs au sens large (notion de  ou NEA en anglais) dont  géocroiseurs au sens strict (notion de  ou ECA en anglais).

Seule une petite partie d'entre eux sont classés comme objets potentiellement dangereux (notion de  ou PHA en anglais). La définition classique repose sur deux critères : une distance minimale d'intersection de l'orbite terrestre (T-DMIO ou E-MOID en anglais) inférieure à  (soit environ  ou 19,5 distances lunaires) et une magnitude absolue inférieure à 22,0, ce qui correspond à un diamètre supérieur à 140 m dans le cas d'un albédo moyen de 14 %. Le Centre des planètes mineures tient à jour quotidiennement une liste d'astéroïdes répondant à ces deux critères. La liste publiée le 19 novembre 2022 recense  astéroïdes potentiellement dangereux.

Les orbites de ces objets n'étant connues qu'avec une incertitude non négligeable, le risque est évalué à travers un calcul de probabilité. Deux échelles normalisées permettent de quantifier ce risque, l'échelle de Palerme et l'échelle de Turin. Cette dernière, reconnue par l'Union astronomique internationale depuis 1999 et couramment utilisée dans les articles de vulgarisation, quantifie le niveau de risque de 0 à 10 en croisant une estimation de la probabilité d'impact et une estimation de l'énergie d'impact. Ces évaluations évoluent en permanence en fonction des réévaluations régulières des orbites. Plusieurs institutions et programmes d'observation étudient ce risque en continu. L’agence spatiale européenne (ESA), par exemple, a initié en 2004 un projet à long terme de protection de la Terre contre les géocroiseurs.

Chaque année, quelques astéroïdes sont un temps côtés au niveau 1 de l'échelle de Turin par l'un ou l'autre de ces programmes (le plus souvent durant les jours ou semaines qui suivent leur découverte ou une nouvelle observation), avant d'être rétrogradés au niveau 0 une fois l'orbite mieux connue. Entre 2002 et 2018, seuls deux astéroïdes ont dépassé le niveau 1 : (99942) Apophis (un temps côté 4 après sa découverte en 2004, puis resté côté 1 jusqu'en décembre 2006) et  (un temps côté 2).

Stratégies d'évitement de l'impact 
Parallèlement au développement de programmes visant à mieux connaître les objets potentiellement dangereux (astéroïdes ou comètes), plusieurs stratégies visant à détruire ou dévier un tel objet ont progressivement été étudiées. Les stratégies visant la destruction sont généralement jugées non pertinentes (risques liés à la fragmentation de l'objet, retombée de matière radioactive, coût élevé...). Les stratégies de déviation les plus étudiées reposent sur un impacteur ou sur une explosion à distance de l'objet. La mission DART développée par la NASA (lancement réalisé en 2021) a permis de tester l'effet d'un impacteur sur la déviation d'un astéroïde. D'autres stratégies reposant sur une déviation lente ont également été proposées (sonde jouant le rôle de tracteur gravitationnel, utilisation de l'effet Yarkovsky, voile solaire, éjection de matière par une catapulte installée sur l'objet) mais restent conditionnées à une longue anticipation de l’événement.

Impacts d'astéroïdes de petite taille 

Régulièrement, des météoroïdes ou astéroïdes de petite taille pénètrent dans l'atmosphère terrestre, se transforment en bolide (phénomène lumineux intense généré par les frottements), et, finalement, impactent la Terre (généralement après s'être fractionnés dans le cas des petits astéroïdes). Le superbolide de Tcheliabinsk observé le 15 février 2013 est un exemple récent et célèbre de ce type de phénomène. Selon les estimations, l'objet à l'origine de l'événement était un astéroïde géocroiseur de type Apollon d'un diamètre compris entre 15 et 17 mètres. Cet astéroïde n'était pas connu avant son impact, ce qui est le cas le plus fréquent : la grande majorité des petits astéroïdes frôlant (ou éventuellement percutant) la Terre ne sont détectés qu'après leur passage ou moins de 24 heures avant.

On ne compte en 2018 que 3 petits astéroïdes ayant été découverts (moins de 24 heures) avant leur impact (,  et ). Ce chiffre est à comparer au 556 bolides de diamètre supérieur à 1 mètre s'étant désintégrés dans l'atmosphère terrestre entre 1994 et 2013 selon les observations de la NASA.

Hypothèses d'exploitation minière 

Dans les années 2010, des projets d'exploitation minière des astéroïdes sont lancés par des sociétés privées du secteur spatial, Planetary Resources (créée en 2010) et Deep Space Industries (créée en 2013). Les astéroïdes sont en effet riches en matériaux précieux, tels les métaux lourds et les terres rares, présents sur leur surface car ces corps sont trop petits pour avoir subi la différenciation planétaire : la valeur commerciale d'un  d'astéroïde, hors frais d'exploitation, est estimée à  d'euros. La NASA a également pour ambition de capturer un petit astéroïde (de 7 à  de diamètre, avec un poids maximal de ) et de le mettre en orbite stable autour de la Lune. Les faisabilités et le coût de ces projets font l'objet de débats, seule la sonde Hayabusa ayant réussi en 2010 à ramener quelques poussières de l'astéroïde Itokawa.

Astéroïdes notables 
La plupart des astéroïdes gravitent de manière anonyme dans la ceinture principale. Quelques-uns accèdent toutefois à la notoriété, en particulier au regard de l'histoire des découvertes, de leur taille, orbite ou propriété atypiques, de leur dangerosité pour la Terre

Des tableaux plus complets (avec d'autres caractéristiques singulières et prolongées aux centaures et objets transneptuniens) sont proposés dans l'article Planète mineure.

Astéroïde et culture 

La journée internationale des astéroïdes est organisée le 30 juin de chaque année.

Films catastrophe 
Le genre cinématographique du film catastrophe a exploré plusieurs fois le thème du risque d'impact majeur. Les deux principaux représentant du genre sont :

 Meteor (1979), film américain de Ronald Neame avec Sean Connery et Natalie Wood. L'astéroïde Orpheus est finalement détruit par des tirs nucléaires conjoints d'un satellite américain et d'un satellite soviétique.
 Armageddon (1998), film américain de Michael Bay avec Bruce Willis. Une équipe spécialisée dans le forage pétrolier est envoyée sur l'astéroïde pour y enfouir une charge nucléaire.

À noter que d'autres films du même genre mettent en scène une comète et non un astéroïde. C'est notamment le cas du film pionnier du genre La Fin du monde (1931, Abel Gance), du film Deep Impact (1998, Mimi Leder), ou plus récemment du film Don't Look Up : Déni cosmique (2021, Adam McKay).

Science-fiction 
Les récits de science-fiction interplanétaires mettent régulièrement en scène des astéroïdes. Plusieurs thèmes sont abordés : traversée de champs d'astéroïdes, exploitation minière, implantation de bases militaires, colonisation, astéroïdes habités par des créatures extra-terrestres L'une des scènes les plus célèbres est la traversée d'un champ d'astéroïdes dans Star Wars, épisode V : L'Empire contre-attaque (scène très peu réaliste si on la ramène au cas de la ceinture principale du Système solaire).

Autres genres 
 Le Petit Prince (1943), roman d'Antoine de Saint-Exupéry, œuvre poétique et philosophique écrit sous la forme d'un conte pour enfants. Le petit prince est originaire de l'astéroïde B 612 et poursuit un voyage initiatique de planète en planète. L'astéroïde (46610) Bésixdouze et le satellite de l'astéroïde (45) Eugénie nommé Petit-Prince ont été nommés en l'honneur de cette œuvre.
 Deux aventures de Tintin mettent en scène un astéroïde. Dans L'Étoile mystérieuse (1942), un « aérolithe », fragment d'un bolide ayant frôlé la Terre, tombe en mer… Dans On a marché sur la Lune (1954), le capitaine Haddock se trouve entraîné par l’attraction de l'astéroïde Adonis. À noter que le véritable astéroïde (2101) Adonis avait été découvert quelques années plus tôt, en 1936, et avait fait alors sensation par son passage à moins de 5 distances lunaires de la Terre. Les astéroïdes (1652) Hergé, (1683) Castafiore et (327082) Tournesol ont été nommés en l'honneur de l'auteur et de ses personnages.
 Le film Asteroid City (Wes Anderson, 2023) prend pour cadre une convention de jeunes astronomes se déroulant lors du Asteroid Day de 1955 organisé à Asteroid City, lieu fictif évoquant directement Meteor Crater en Arizona.

Jeux vidéo 
 Le jeu d'arcade Asteroids, sorti en 1979, plonge le joueur au cœur d'une bataille spatiale se déroulant au milieu d'un champ d'astéroïdes. C'est l'un des plus grands succès d'Atari dans les années 1980.

Notes et références

Bases de données 
 Page MPC Database Search sur le site du Minor Planet Center :

 Page JPL Small-Body Database Search Engine sur le site Solar System Dynamics du Jet Propulsion Laboratory :

 Page Lists and Plots: Minor Planets sur le site du Minor Planet Center :

Autres références

Voir aussi

Bibliographie 
Sont mentionnés ici des ouvrages de vulgarisation. Se reporter à la bibliographie de la page Planète mineure pour une bibliographie plus scientifique.

Articles connexes 

Généralités
 Planète mineure
 Centre des planètes mineures
 Désignation des planètes mineures
 Groupe de planètes mineures
 Famille d'astéroïdes
 Système solaire
 Petit corps du Système solaire
 Comète
 Météoroïde
 Champ magnétique des astéroïdes

Principaux groupes orbitaux
 Astéroïde géocroiseur
 Ceinture d'astéroïdes
 Astéroïdes troyens de Jupiter
 Centaure
 Ceinture de Kuiper
 Objet transneptunien

Types particuliers d’astéroïdes
 Planète naine
 Astéroïde actif
 Comète éteinte
 Système astéroïdal
 Satellite d'astéroïde
 Petit corps binaire à contact
 Troyen (astronomie)
 Astéroïde rétrograde

Les astéroïdes et la Terre
 Objet géocroiseur
 Objet potentiellement dangereux
 Échelle de Turin
 Échelle de Palerme
 Bolide
 Impact cosmique
 Cratère d’impact
 Stratégies de déviation des astéroïdes
 Exploitation minière des astéroïdes

Listes
 Liste des planètes mineures
 Liste des plus grands astéroïdes de la ceinture principale
 Liste des principaux astéroïdes de la ceinture principale classés par masse
 Liste d'astéroïdes géocroiseurs
 Liste d'astéroïdes ayant frôlé la Terre
 Liste de cratères d'impact sur Terre

Liens externes 

 Conférence donnée à l'Institut d'astrophysique de Paris le 8 novembre 2011, par Patrick Michel, astrophysicien et responsable du groupe Théorie et Observation en Planétologie (TOP) au laboratoire Lagrange (Observatoire de la Côte d'Azur).
 "Les astéroïdes sont ils un danger ?", J.P. Luminet, "Chroniques de l'espace", France Inter, 31 juillet 2019

 
Planète mineure
Système solaire