La surface de Bennu serait 50 fois plus fragile que du café moulu

L'astéroïde Bennu, étudié par la mission OSIRIS-REx de la NASA en 2023, possède une surface 50 fois plus fragile que du café moulu. Sa résistance à la traction est inférieure à 1 pascal, une unité de mesure de la pression. Pour comparaison, un cylindre de café moulu résiste à environ 50 pascals, ce qui permet encore de le percer avec un doigt. Cette fragilité s'explique par sa composition : Bennu n'est pas un bloc solide, mais un amas de poussières, de roches et de blocs maintenus ensemble principalement par la gravité et des forces de cohésion entre les particules. Ces forces, bien que faibles, suffisent à lui donner une apparence stable depuis l'espace.

Les astéroïdes comme Bennu, Ryugu, Itokawa, Didymos et Dimorphos sont des astéroïdes granulaires, c'est-à-dire des agrégats de grains de différentes tailles et formes. Leur stabilité dépend de plusieurs facteurs : la taille des grains, leur forme et la vitesse de rotation de l'astéroïde. Un astéroïde tournant trop vite peut se désintégrer, surtout s'il est grand, car sa cohésion repose alors surtout sur la gravité. En revanche, les petits astéroïdes comme Bennu (moins de 1 km de diamètre) peuvent rester stables grâce aux forces de cohésion entre les grains, qui ne diminuent pas aussi vite que leur gravité. Ces forces deviennent alors leur principal moyen de cohésion.

Pour estimer la résistance mécanique des astéroïdes granulaires, des chercheurs ont développé un cadre d'échelle général basé sur la taille et la forme des grains. Leur modèle, publié dans la revue Nature Communications, montre que la résistance dépend aussi de la sphéricité des grains : plus les grains sont anguleux, plus ils offrent de surfaces de contact et plus le matériau est résistant. À l'inverse, des grains sphériques ou de grande taille réduisent cette résistance. Les simulations ont utilisé des échantillons de Bennu et ont testé 78 configurations avec des grains de 2 à 5 cm, de formes variées.

Les chercheurs ont modélisé un fragment de Bennu en plaçant une matrice de petits grains cohésifs entre deux blocs d'un mètre de diamètre, formant un pont. En tirant sur ces blocs jusqu'à la rupture, ils ont mesuré la résistance à la traction. Les résultats indiquent que les grains anguleux augmentent la résistance, tandis que les grains sphériques ou de grande taille la diminuent. Par exemple, un pont de gros grains anguleux peut avoir la même résistance qu'un pont de petits grains arrondis. Ces observations permettent de mieux comprendre la structure interne des astéroïdes.

Les résultats de cette étude pourraient améliorer les stratégies de défense contre les astéroïdes dangereux pour la Terre. En connaissant mieux la résistance et la cohésion des astéroïdes, les scientifiques peuvent affiner les simulations d'impacts, seule méthode actuelle pour étudier la déviation d'un astéroïde. Paul Sánchez, auteur principal de l'étude et chercheur à l'Université du Colorado à Boulder, souligne que leur modèle fournit une première approximation des paramètres matériels fondamentaux, comme la résistance à la traction ou la porosité, utiles pour ces simulations.