Les risques des géocroiseurs

21/12/2016
Publication REE REE 2016-5
OAI : oai:www.see.asso.fr:1301:2016-5:17757

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Les risques des géocroiseurs

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22 REE N°5/2016 C’est arrivé hier ... En février 2013, deux astéroïdes se dirigeaient vers la Terre. Le plus gros, qui pesait 135 000 tonnes et mesu- rait 45 mètres dans sa plus grande dimension avait été détecté un an plus tôt. Il passa à 27 000 km de la Terre, ce qui représente une distance minuscule à l’échelle spa- tiale. Mais un second, trop petit pour pouvoir être observé bien à l’avance, percuta le sol le 15 février 2013 dans la région de Tcheliabinsk dans le sud de l’Oural en Russie. Il pesait 7 000 tonnes et avait une dimension de l’ordre de 17 mètres. Traversant l’atmosphère à la vitesse de 65 000 km/h, il provoqua en touchant le sol un effet de souffle équivalent en puissance à 20 fois celui de la bombe d’Hiro- shima. La zone de Sibérie étant presque désertique, les dé- gâts furent limités, mais il y eut quand même de nombreux immeubles effondrés et 1 600 blessés principalement dans la ville de Tcheliabinsk, seule agglomération de la région. On imagine aisément ce qui aurait pu se produire si cette chute s’était produite sur une ville importante ou sur une centrale nucléaire. …et avant-hier Il y a 65 millions d’années, un astéroïde de plus de 10 km de diamètre s’est écrasé dans l’actuel Yucatan (Mexique). On est à peu près certain aujourd’hui qu’il accompagna ou fut à l’origine de la transition crétacé-tertiaire qui vit les dinosaures disparaître et les mammifères se diversifier. Le panache de fumées et de poussières qui se répandit sur l’ensemble de la Terre, la priva des rayons du Soleil et mit un millier d’années à se disperser. Ce cratère n’est observable aujourd’hui que par des dispositifs aéroportés ou spatiaux. Il y a environ 50 000 ans un astéroïde métallique de 45 m de diamètre s’écrasa dans l’actuel Arizona où il laissa le cé- lèbre Meteor Crater, de 1,2 km de diamètre (figure 2). Le 30 juin 1908, un astéroïde rocheux de 25 m explosa à 60 km d’altitude au-dessus de la région de la Toungouska, en Sibérie. L’explosion détruisit intégralement la forêt dans un rayon de plus de 20 km, abattant 60 millions d’arbres (fi- gure 3), le souffle fit des dégâts sur plus de 100 km et la dé- flagration fut audible dans un rayon de 1 500 km. De nom- breux incendies se déclenchèrent, brûlant des zones fores- tières pendant plusieurs semaines. Un vortex de poussières et de cendres se forma et fut entraîné jusqu’en Espagne par la circulation atmosphérique. L’onde de choc fut enregistrée en Europe occidentale et aux États-Unis. Un objet qui n’est pas passé loin En 2004, un astéroïde de 250 mètres a été détecté, avec une probabilité non négligeable de percuter le Terre. Des premiers calculs ont alors prévu que ce gros caillou, baptisé « Aphoris » avait une probabilité sur 37 de percuter la Terre le 13 avril 2029, qui se trouve être un vendredi de Pâques. Cette nouvelle a réveillé les mages et autres prophètes de malheur qui en ont fait leurs choux gras pendant plusieurs mois. Fort heureusement, les observations se multipliant, les calculs de trajectoire se sont affinés pour réduire cette probabilité à zéro dans les 100 prochaines années. Mais nous avons senti le vent du boulet. Et qu’en sera-t-il après cette période ? D’où viennent ces objets ? Ce sont des comètes ou des astéroïdes dont les di- mensions peuvent aller de quelques mètres à quelques ki- lomètres. Leur orbite autour du Soleil les amène à croiser Figure 1 : Dégâts causés par l’impact du 15 février 2015 en Sibérie – Source : Internet. ACTUALITÉS Les risques des géocroiseurs REE N°5/2016 23 celle de la Terre. Et donc de façon statistique, à la percuter. Ils sont appelés « géocroiseurs » en français et “Neo” en an- glais, acronyme de “Near Earth Objects”. Ces corps célestes sont régulièrement observés, lorsque leur taille le permet, et la NASA en publie une liste mise à jour en temps réel. Il ne faut pas les confondre avec les Léonines et les Céphéides qui sont des nuages de cailloux que la Terre traverse une fois par an. On dénombre ainsi près de 15 000 géocroiseurs, mais les scientifiques considèrent que ce chiffre ne repré- sente que 10 à 20 % de leur nombre réel. Leur taille et leur éloignement font qu’ils sont d’autant plus difficiles à détecter qu’ils sont petits et éloignés. Parmi les 15 000 identifiés à ce jour, plus de 7 000 font plus de 140 mètres de diamètre et presque 900 plus d’un kilomètre. Cette particularité fait que leur trajectoire ne peut pas être calculée avec une extrême précision et qu’un impact avec la Terre se calcule en termes de probabilité comme nous l’avons indiqué pour Aphoris. Paradoxalement, ceux de plus d’un kilomètre, dont l’im- pact aurait des conséquences apocalyptiques, ne constituent pas le principal motif d’inquiétude des spécialistes car ce sont les plus visibles et l’on est certain de les avoir presque tous identifiés et de pouvoir les voir approcher avec suffisam- ment d’avance. Mais les géocroiseurs plus petits, qui sont aussi beaucoup plus nombreux, sont plus difficiles à détecter. D’autant qu’il existe dans le ciel, de jour comme de nuit, de nombreux cônes de non-visibilité dus aux positions relatives du géocroiseur et du Soleil : en ce cas, le bolide échappe aux télescopes comme aux radars. C’est ce qui s’est produit en février 2013 à Tcheliabinsk. L’échelle de Turin L’échelle de Turin quantifie la dangerosité des géocroi- seurs ; elle est graduée de 0 à 10 (figure 4). Une valeur de 0 indique qu’un objet n’a qu’une chance négligeable d’entrer en collision avec la Terre ou qu’il est trop petit pour traverser intact l’atmosphère terrestre. Une valeur de 10 indique que le risque de collision est certain et que l’objet est suffisamment grand pour provoquer un désastre à l’échelle planétaire comme une extinction massive. Seules des valeurs entières sont utilisées. Un objet se voit attribuer une valeur de 0 à 10 sur la base de calculs de sa probabilité de collision et de son énergie Figure 2 : Meteor Crater en Arizona – Source : NASA. Figure 3 : Dégâts causés par le souffle de l’impact du 13 juin 1908. Source : Luxorion. ACTUALITÉS 24 REE N°5/2016 cinétique (exprimée en mégatonnes de TNT). Cette valeur n’est pas définitive car elle dépend des connaissances et des observations en cours. Plusieurs organismes peuvent attri- buer une valeur de risque sur l’échelle de Turin à des objets célestes, notamment les systèmes automatisés Sentry et NEODyS que nous aborderons plus loin. Les mesures sont d’autant plus précises que l’objet est gros et proche, surtout quand il n’est pas situé dans le cône d’invisibilité dans la di- rection du Soleil. L’imprécision des mesures mène donc à une probabilité d’impact, ou d’absence d’impact, dans un futur de l’ordre de 100 ans. Ce classement incite ou non les gouvernements à prendre des mesures de prévention. Mais que se passerait-il si un risque 10 venait à être prévu ? L’infor- mation serait-elle diffusée ? Les systèmes de surveillance Il y a quelques années, le Congrès américain a fixé comme objectif à la NASA de détecter 90 % des géocroiseurs de plus de 140 mètres d’ici à 2020. Cette requête explique que l’Agence américaine ait développé de nombreux programmes d’observation et soit aujourd’hui à la source de la quasi-tota- lité des données concernant les géocroiseurs. L’ESA, agence spatiale européenne, développe aussi des programmes dans ce sens, mais plus modestes. Mais encore faudrait-il être ca- pable de détourner les géocroiseurs ou de les détruire, ques- tion essentielle que nous aborderons plus loin. La NASA vient de rendre publique une carte issue de son Near Earth Object Program qui montre l’ensemble des astéroïdes de plus d’un mètre qui sont entrés en collision avec la Terre entre 1994 et 2013 (figure 5). Les données indiquent que l’atmosphère terrestre a ainsi été frappée 556 fois en vingt ans. Leur taille variait entre 1 et 20 mètres. Le programme NEO de la NASA comporte plusieurs sites de surveillance : Telescope and Rapid Response System basé à Hawai et utilisant des caméras CCD (figure 7) ; Nouveau Mexique à 2 400 m d’altitude ; spatiale WISE et lancé en 2009. Figure 4 : Diagramme de l’échelle de Turin, chiffrant le risque en fonction de la probabilité d’impact et de la taille de l’objet. Y figure aussi l’équivalent de l’énergie en mégatonnes de TNT. Source : Wikipedia. Figure 5 : Carte des impacts publiée par la NASA. L’échelle de puissance est en gigajoules (GJ), sachant que 10 GJ équivalent à 10,4 t de TNT. Source : NASA Planetary Science. ACTUALITÉS REE N°5/2016 25 On peut y ajouter le programme Centry qui est un sys- tème automatisé de prévision de collisions des astéroïdes avec la Terre et qui calcule les orbites des astéroïdes géocroi- seurs et catalogue les impacts éventuels prévisibles sur les 100 prochaines années. De son côté l’ESA développe des programmes spatiaux de détection et de suivi des géocroiseurs qui viendront en complément des observations terrestres. Il existe deux grandes catégories de missions à l’étude : les observatoires spatiaux et les rendez-vous cométaires. Les premiers, à la dif- férence des observatoires au sol, peuvent détecter et suivre un plus grand nombre de géocroiseurs. Ils permettent aux astronomes de calculer les orbites de ces corps célestes et d’estimer longtemps à l’avance le risque de collision. Les mis- sions de survol planétaire ou de rendez-vous sont conçues, en revanche, pour examiner plus en détail un petit nombre de géocroiseurs et nous livrer des informations plus précises sur leur structure interne. Ces données revêtent une grande importance car nous devons en savoir le plus possible sur le comportement qu’adopteraient ces géocroiseurs si nous essayions de les dévier d’une trajectoire de collision avec la Terre ou de les détruire. Actuellement six missions sont à l’étude en phase préparatoire. Les systèmes d’intervention La différence majeure entre le dinosaure et l’homme est que ce dernier a développé deux cerveaux en plus de son cerveau reptilien. Cette particularité, unique sur Terre, lui fait penser que son intelligence est capable de concevoir des systèmes capables de le protéger de la catastrophe qui a exterminé les sauriens il y a 65 millions d’années. Il va de soi que la solution retenue devra être fiable, mais comme il n’est pas envisagé d’en faire l’expérience, ce sera une première quoi qu’il arrive. Le choix de la bonne méthode pour neutraliser un gé- ocroiseur dépend de deux critères : sa taille et le temps imparti. Si l’objet est gros, il est dangereux, mais sa taille permet de le détecter avec plusieurs années d’avance. Par contre s’il est petit, il sera moins dangereux mais sera détec- té plus tard et ne laissera que peu de temps pour le dévier ou le détruire. Si les calculs montrent que la Terre a plusieurs années devant elle avant de risquer d’être impactée, les scientifiques privilégieront une méthode indirecte, qui peut s’étaler dans le temps. La plus étudiée est celle du « tracteur gravitationnel » qui consiste à placer une sonde massive d’environ une tonne à proximité de l’astéroïde. La force gravitationnelle exercée par cette masse infléchirait très légèrement sa trajectoire pro- duisant un effet lent mais cumulatif et sûr. Si le délai est plus court, une méthode plus brutale doit être envisagée. Lancer un percuteur contre l’astéroïde est une solution qui a déjà été expérimentée par la NASA sur la comète Tempel 1, en 2005, lors de la mission Deep Im- pact et dont les effets ont pu être mesurés. Si l’astéroïde est très gros, une bombe nucléaire explosant à faible dis- tance et lui envoyant son flux de neutrons pour le dévier serait sans doute plus efficace. Enfin, en ultime recours, on pourrait faire exploser avec une bombe nucléaire l’astéroïde lui-même. Toutefois, les effets non maîtrisés d’un tel scéna- rio, en termes de débris notamment, font qu’il ne représente qu’une solution ultime. Le scénario du film “Armaguedon” s’il est spectaculaire n’est pas très réaliste. Les Gaulois étaient fondés de craindre que le ciel ne leur tombe sur la tête mais sans trop savoir sous quelle forme, nous savons maintenant comment le ciel peut nous tomber sur la tête, mais nous ne le craignons plus. Une forme de positivisme ? André Deschamps Figure 6 : Répartition par taille des géocroiseurs identifiés au 6 septembre 2016 par le projet NEO – Source : NASA Figure 7 : Le télescope à grand champ “Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System” situé sur le mont Haelakala à Hawaï dédié au projet NASA/NEO – Source : University of Hawaii Institute for Astronomy. ACTUALITÉS