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(16) Psyché

(16) Psyché (nom international : (16) Psyche) est l'un des dix astéroïdes les plus massifs de la ceinture d'astéroïdes. Il fait plus de 200 km de diamètre et contient un peu moins de 1 % de la masse totale de la ceinture d'astéroïdes. Il a été découvert par l'astronome italien Annibale De Gasparis le à Naples et nommé d'après Psyché, une figure mythologique grecque[2].

(16) Psyché
(16) Psyche
Description de cette image, également commentée ci-après
Reconstitution de la forme de l'astéroïde par inversion de sa courbe de lumière.
Caractéristiques orbitales
Époque (JJ 2453300.5)
Établi sur 2 246 observ. couvrant 12333 jours (U = 0)
Demi-grand axe (a) 436,921 × 106 km
(2,921 ua)
Périhélie (q) 375,958 × 106 km
(2,513 ua)
Aphélie (Q) 497,884 × 106 km
(3,328 ua)
Excentricité (e) 0,140
Période de révolution (Prév) 1 823,115 j
(4,99 a)
Vitesse orbitale moyenne (vorb) 17,34 km/s
Inclinaison (i) 3,095°
Longitude du nœud ascendant (Ω) 150,352°
Argument du périhélie (ω) 228,047°
Anomalie moyenne (M0) 323,379°
Catégorie Astéroïde de la ceinture principale
Caractéristiques physiques
Dimensions 253,16 ± 0,04 km [1]
Masse (m) 1,7×1019 kg
Masse volumique (ρ) 3 990 ± 260 kg/m3
Gravité équatoriale à la surface (g) 0,070 8 m/s2
Vitesse de libération (vlib) 0,133 9 km/s
Période de rotation (Prot) 0,174 8 j
(4,196 h)
Classification spectrale M
Magnitude absolue (H) 5,90
Albédo (A) 0,12 [1]
Température (T) ~ 162 K
Découverte
Date
Découvert par Annibale De Gasparis
Nommé d'après Psyché
Désignation A852 FA

Comme les autres astéroïdes de type M (M pour « métal »), dont il est le plus massif, (16) Psyché a d'abord été considéré comme le noyau ferreux résiduel d'une protoplanète, avec à sa surface 90 % de métal[3]. Les données acquises dans les années 2010 ont permis d'estimer sa masse volumique à 3 400–4 100 kg/m3, ce qui conduit à réviser sa composition à 30-60 % de métal seulement, le reste étant probablement constitué de silicates pauvres en fer et de porosité inférieure à 20 %[4].

Différentes questions sur l'origine de (16) Psyché et ses caractéristiques physiques (pour lesquelles il subsiste des contradictions entre différents jeux de données) devraient trouver des réponses après la mise en orbite de la sonde Psyché, prévue pour 2026[5].

Symbole

Les quinze premiers astéroïdes découverts se sont vu attribuer des symboles par les astronomes, cela permettant leur notation abrégée. Conformément à cet usage, Psyché s'est donc vu attribuer un symbole iconique, pareillement à plusieurs autres astéroïdes découverts au fil des années qui suivirent. Ce symbole, , représentant l'aile d'un papillon, symbole de l'âme (Psyché est le mot grec pour « âme »), surmonté d'une étoile[6]. En 1851, l'astronome allemand Johann Franz Encke suggéra d'utiliser un numéro entouré d'un cercle, et (16) Psyché fut ainsi le premier astéroïde nouvellement découvert, à être désigné en utilisant la nouvelle convention. Ce fut par l'astronome américain James Ferguson qui publia ses observations en 1852[7].

Caractéristiques

Forme et volume

Plusieurs modèles décrivant la forme de (16) Psyché ont été déduits des images optiques ou radar et des occultations d'étoiles. Cette forme est essentiellement celle d'un ellipsoïde triaxial (290 × 245 × 170 km), pour un volume de (6,04 ± 0,40) × 106 km3[4].

Masse

On déduit la masse d'un astéroïde, soit des perturbations orbitales résultant de son interaction gravitationnelle avec un ou plusieurs autres astéroïdes (à l'occasion d'un rapprochement), soit d'une analyse globale des perturbations orbitales dans le Système solaire. La masse de (16) Psyché a d'abord été évaluée à (1,73 ± 0,52) × 1019 kg en 2010, puis à (6,72 ± 0,56) × 1019 kg en 2012, ensuite les estimations ont convergé, aboutissant à (2,287 ± 0,070) × 1019 kg en 2017[4].

Masse volumique

Les estimations de la masse volumique de (16) Psyché ont beaucoup fluctué, en suivant celles du volume et surtout de la masse : de 2 500 à 7 600 kg/m3. En 2020 la meilleure estimation est de 3 780 ± 340 kg/m3. Cette masse volumique est l'une des plus élevées parmi les astéroïdes de la ceinture principale, mais elle est assez représentative des masses volumiques des astéroïdes de types X et M quand elles sont estimées avec suffisamment de précision. Elle est en tout cas beaucoup trop petite pour que l'astéroïde soit essentiellement constitué de fer-nickel (masses volumiques de la kamacite et de la taénite : 7 870 et 8 260 kg/m3), elle est même plus petite que celles des sidérolithes (4 200–4 800 kg/m3). Elle est en revanche compatible avec la borne supérieure de celles des chondrites sans porosité, qu'elles soient ordinaires (3 200–3 800 kg/m3), à enstatite (3 100–3 800 kg/m3) ou (excepté les bencubbinites) carbonées (2 200–3 800 kg/m3). Pour que (16) Psyché soit seulement constitué de métal et de vide il faudrait que sa porosité soit de 52 %, ce qui est considéré comme improbable pour un corps essentiellement métallique, mais sa masse volumique peut être réalisée par diverses proportions de métal, de silicates et de vide[4].

Effusivité thermique

Deux études de 2013[8] et 2018[9] ont obtenu pour l'effusivité thermique des résultats contradictoires : 243–284 et 11–53 J m−2 s−½ K−1. Le premier est cohérent avec une surface métallique mais pas le second, qui indique plutôt la présence de silicates et de peu de métal. Il faudra sans doute attendre les observations de la sonde Psyché pour résoudre la contradiction.

Réflectance radar

La réflectance radar des astéroïdes de types X et M est extrêmement variable (de 0,06 à 0,55), sans qu'on sache si c'est surtout dû à la composition de la surface ou à sa porosité. Celle de (16) Psyché est en moyenne de 0,37 ± 0,09[10], donc assez élevée et indicative d'une forte proportion de métal. Elle n'est pas la même en différents points de la surface, la moyenne de la face visible variant entre 0,25 et 0,54 au cours de la rotation. Cette variation est plausiblement due à des variations géographiques de la proportion de métal[4].

Réflectance optique

Dans la classification Bus-DeMeo, Psyché est du type Xk, c'est-à-dire que son spectre est légèrement incurvé et concave vers le bas dans la gamme 0,4–2,5 μm, avec une faible caractéristique entre 0,8 et 1 µm[11]. Ce spectre indique que Psyché a une surface dominée par du fer-nickel métallique à grain relativement fin (20–50 μm), avec en moyenne 6 ± 1 % d'orthopyroxène pauvre en Fe et Ca[12] - [13]. Les variations du spectre au cours de la rotation de l'astéroïde traduisent sans doute la variabilité du pourcentage d'orthopyroxène[4].

Une absorption particulière à 0,43 µm indique que la surface n'est pas uniquement constituée de métal et de pyroxène. Elle pourrait être due à la présence de clinopyroxène, de jarosite, de chlorite ou de serpentine riche en Mg. Il ne devrait pas y avoir d'olivine ni de minéraux hydratés, dont la présence à des niveaux significatifs se verrait dans le spectre.

La réflectance dans l'infrarouge moyen et dans l'ultraviolet est plus énigmatique et n'a pas reçu d'interprétation claire. Les conclusions précédentes, fondées sur la comparaison de la réflectance de la surface de Psyché avec celles de différents matériaux au laboratoire, sont de toute façon à prendre avec précaution, car des conclusions analogues se sont révélées fausses dans le cas de (21) Lutèce et de Mercure[4].

Caractéristiques de surface

L'hémisphère nord de Psyché a été imagé grâce à SPHERE, l'imageur du Very Large Telescope. Ces observations ont relevé deux régions notables : une sombre proche de l'équateur et une brillante près du pôle. Ces deux régions semblent correspondre à des cratères, nommés officieusement Méroé (Meroe) et Panthia (Panthia), d'après les sorcières jumelles dans les Métamorphoses , le roman latin d'Apulée[14].

Intérieur

Par conséquent, Psyché semble être un noyau métallique exposé issu d'un corps parent plus grand et différencié de quelque 500 kilomètres de diamètre, similaire à Vesta. Si Psyché est réellement issu d'un tel corps, il pourrait exister d'autres astéroïdes sur une orbite similaire issus de la même collision. Cependant, Psyché ne fait partie d'aucune famille d'astéroïdes identifiée. Une hypothèse est que la collision qui a formé Psyché a eu lieu très tôt dans l'histoire du système solaire, et tous les autres restes ont depuis été pulvérisés en fragments par des collisions ultérieures ou ont vu leur orbites perturbées au-delà de toute identification possible a posteriori. Toutefois, ce scénario est considéré comme ayant une probabilité d'1 % seulement. Une alternative est que Psyché a été malmenée par des impacts, mais pas au point d'être détruit intégralement lors d'un impact catastrophique. En suivant cette hypothèse, il pourrait être un bon candidat pour être le corps parent des mésosidérites, une classe de météorites composées pour moitié de fer-nickel[15].

Psyché est suffisamment massive pour que ses perturbations gravitationnelles sur d'autres astéroïdes puissent être observées, ce qui permet une mesure de sa masse. Les données collectées par le satellite infrarouge IRAS lui attribuent un diamètre de 253 km[16], alors que les observations lors d'occultations en 2004 ont fourni cinq cordes transversales suggérant un profil de 214 × 181 km. D'autres estimations en 2006 et 2011, ont également suggéré une plus petite taille et donné lieu à une augmentation de sa densité estimée, de fait plus appropriée à un astéroïde métallique. Psyché semble avoir une surface assez régulière et est approximativement ellipsoïdale de forme. L'analyse des courbes de lumière a indiqué que les points polaires de Psyché ont pour coordonnées écliptiques (β, λ) = (-9°, 35°) ou (β, λ) = (-2°, 215°) avec une incertitude de 10°. Cela donne une inclinaison axiale de 95°[17].

Il est possible qu'au moins quelques exemples de météorites chondritiques de type E puissent provenir de cet astéroïde, comme l'atteste des résultats similaires lors d'analyse spectrale. Une seule occultation stellaire par Psyché a été observée jusqu'ici, depuis le Mexique le . Les variations de la luminosité de Psyché indiquent un corps non-sphérique.

L'astéroïde abriterait une grande quantité d'or et de métaux précieux pour une valeur totale de près de 700 trillions de dollars[18] - [19]. Cette valeur correspond au prix des métaux précieux multiplié par la quantité supposée contenue dans l'astéroïde[20].

Exploration

En 2023 aucun engin spatial n'a visité Psyché mais une mission, proposée à la NASA en 2014[21] - [22], a été sélectionnée en janvier 2017 dans le cadre du programme Discovery qui regroupe des missions d'exploration du système solaire à bas coût[23]. L'équipe projet dirigée par Lindy Elkins-Tanton, responsable de l'école pour l'exploration de la Terre et des planètes de l'Université de l'Arizona, prévoit de lancer en 2023 un petit orbiteur baptisé Psyché[24] - [25]. L'objectif de sa mission est d'étudier le seul corps céleste découvert à ce jour constitué uniquement d'un noyau métallique. Le vaisseau spatial après une assistance gravitationnelle de la Terre et de Mars doit se placer en orbite autour de Psyché en 2030 pour étudier sa topographie, les caractéristiques de sa surface, sa gravité, son magnétisme ainsi que d'autres caractéristiques[26] - [27]. Le prix estimé de la mission est de 450 millions de dollars.

Références
  1. IRAS
  2. (en) Lutz D. Schmadel, Dictionary of Minor Planet Names, Springer Science & Business Media, , 6e éd., 14-15 p. (ISBN 978-3-642-29718-2 et 3-642-29718-8, lire en ligne).
  3. (en) L. T. Elkins-Tanton, E. Asphaug, J. Bell, D. Bercovici, B. G. Bills et al. « Journey to a Metal World: Concept for a Discovery Mission to Psyche » () (Bibcode 2014LPI....45.1253E, lire en ligne, consulté le ) [PDF]
    —45th Lunar and Planetary Science Conference
    — « (ibid.) », dans LPI Contribution No. 1777, p. 1253    .
  4. (en) L. T. Elkins‐Tanton, E. Asphaug, J. F. Bell III, H. Bercovici et B. Bills, « Observations, Meteorites, and Models: A Preflight Assessment of the Composition and Formation of (16) Psyche », JGR Planets, vol. 125, no 3,‎ , article no e2019JE006296 (DOI 10.1029/2019JE006296).
  5. (en) https://jpl.nasa.gov, « Psyche », sur NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) (consulté le )
  6. (de) A. Sonntag, « Elemente und Ephemeride der Psyche », Astronomische Nachrichten, vol. 34, no 20,‎ , p. 283 (DOI 10.1002/asna.18520342010, Bibcode 1852AN.....34..283., lire en ligne) :
    « (in a footnote) Herr Professor de Gasparis schreibt mir, in Bezug auf den von ihm März 17 entdeckten neuen Planeten: "J'ai proposé, avec l'approbation de Mr. Hind, le nom de Psyché pour la nouvelle planète, ayant pour symbole une aile de papillon surmontée d'une étoile." »
  7. (en) James Hilton, « When Did the Asteroids Become Minor Planets? », sur U.S. Naval Observatory (consulté le )
  8. (en) A. Matter, M. Delbo, B. Carry et S. Ligori, « Evidence of a metal‐rich surface for the Asteroid (16) Psyche from interferometric observations in the thermal infrared », Icarus, vol. 226, no 1,‎ , p. 419-427 (DOI 10.1016/j.icarus.2013.06.004).
  9. (en) Z. A. Landsman, J. P. Emery, H. Campins, J. Hanuš, L. F. Lim et D. P. Cruikshank, « Asteroid (16) Psyche: Evidence for a silicate regolith from spitzer space telescope spectroscopy », Icarus, vol. 304,‎ , p. 58-73 (DOI 10.1016/j.icarus.2017.11.035).
  10. (en) M. K. Shepard, P. A. Taylor, M. C. Nolan, E. S. Howell, A. Springmann et al., « A radar survey of M‐ and X‐class asteroids. III. Insights into their composition, hydration state, & structure », Icarus, vol. 245,,‎ , p. 38-55 (DOI 10.1016/j.icarus.2014.09.016).
  11. (en) Francesca E. DeMeo, Richard P. Binzel, Stephen M. Slivan et Schelte J. Bus, « An extension of the Bus asteroid taxonomy into the near‐infrared », Icarus, vol. 202, no 1,‎ , p. 160-180 (DOI 10.1016/j.icarus.2009.02.005).
  12. Paul S. Hardersen, Michael J. Gaffey et Paul A. Abell, « Near-IR spectral evidence for the presence of iron-poor orthopyroxenes on the surfaces of six M-type asteroids », Icarus, vol. 175, no 1,‎ , p. 141 (DOI 10.1016/j.icarus.2004.10.017, Bibcode 2005Icar..175..141H)
  13. Juan Sanchez, Vishnu Reddy, Michael K. Shepard, Cristina Thomas et Edward Cloutis « Compositional characterization of asteroid (16) Psyche » () (Bibcode 2016DPS....4832520S)
    —DPS meeting #48
  14. M. Viikinkoski, P. Vernazza, J. Hanuš, H. Le Coroller, K. Tazhenova et B. Carry, « (16) Psyche: A mesosiderite-like asteroid? », Astronomy & Astrophysics, vol. 619, no L3,‎ (DOI 10.1051/0004-6361/201834091, Bibcode 2018DPS....5040408M, arXiv 1810.02771, lire en ligne)
  15. (en) D. R. Davis, Paolo Farinella et M. Francesco, « The Missing Psyche Family: Collisionally Eroded or Never Formed? », Icarus, vol. 137, no 1,‎ , p. 140 (DOI 10.1006/icar.1998.6037, Bibcode 1999Icar..137..140D).
  16. (en) « Occultation of TYC 5783-01228-1 by (16) Psyche 2004 May 16 », Royal Astronomical Society of New Zealand, Occultation Section (consulté le )
  17. M. Kaasalainen et al., « Models of Twenty Asteroids from Photometric Data », Icarus, vol. 159, no 2,‎ , p. 369 (DOI 10.1006/icar.2002.6907, Bibcode 2002Icar..159..369K, lire en ligne [archive du ], consulté le )
  18. « La NASA va explorer un astéroïde composé d'or et de métaux précieux », sur Maxisciences, (consulté le )
  19. « That Giant Asteroid of Gold Won’t Make Us Richer », sur www.bloomberg.com (consulté le )
  20. (en-US) Al Root, « The Most Valuable Thing In the Solar System Is a $700 Quintillion Asteroid. Except It Isn’t. », sur www.barrons.com (consulté le )
  21. Kenneth Chang, « A Metal Ball the Size of Massachusetts That NASA Wants to Explore », The New York Times,‎ (lire en ligne, consulté le )
  22. Mike Wall, « Strange Metal Asteroid Targeted in Far-Out NASA Mission Concept », sur Space.com, TechMedia Network, (consulté le )
  23. (en) Dwayne C. Brown et Laurie Cantillo, « NASA Selects Investigations for Future Key Planetary Mission », NASA TV, NASA, (consulté le )
  24. (en) « NASA Moves Up Launch of Psyche Mission to a Metal Asteroid », NASA,‎ (lire en ligne, consulté le )
  25. (en) Karen Northon, « NASA Selects Two Missions to Explore the Early Solar System », NASA,‎ (lire en ligne, consulté le )
  26. (en) « NASA Selects Two Missions to Explore the Early Solar System », NASA - JPL,
  27. (en) Monique Scotti, « NASA plans mission to a metal-rich asteroid worth quadrillions », Global news,‎ (lire en ligne, consulté le )

Voir aussi

Bibliographie
  • (en) L.T. Elkins-Tanton et al., « The discovery science of asteroid (16) Psyche », 46th Lunar and Planetary Science Conference,‎ , p. 1-2 (lire en ligne)
  • (en) Saverio Cambioni, Katherine de Kleer et Michael Shepard, « The Heterogeneous Surface of Asteroid (16) Psyche », JGR Planets, vol. 127, no 6,‎ , article no e2021JE007091 (DOI 10.1029/2021JE007091, lire en ligne Accès libre, consulté le )

Articles connexes

Liens externes
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