Risque d'impact avec la Terre - partie 1 - formation des astéroïdes - répartition en fonction de la masse

comment expliquez-vous qu'à ce jour, nous, simples Terriens, avons eu la "chance" de ne pas avoir été percutés par ces objets? Simplement la trajectoire?

Non ! Ce n'est pas une simple question de trajectoire, c'est bien plus compliqué mais pour maintenir une lisibilité tout public je vais simplifier. L'aspect "trajectoire" parmi la grande quantité d'objets qui se ballade dans notre système solaire seul un petit pourcentage croisent l'orbite de la Terre ou la "frôle". En fonction des possibilités d'approche de la Terre par ces objets on les classent en plusieurs catégories qui seront détaillées plus loin.

Le second aspect c'est la taille de l'objet. certains sont très petits (moins de 1 m) d'autres très gros (plus de 1000 m)
Mais il y a un ratio entre taille de l'objet et nombre d'objets. Plus les objets sont petits plus ils sont nombreux et plus ils sont gros et plus ils sont en faible quantité.
Cela n'est pas le fruit du hasard, dans l'univers, rien n'est le fruit du hasard !

Alors pourquoi beaucoup de petits et très peu de gros ?
Les astéroïdes évoluant dans le système solaire sont les "déchets" de l'époque ou notre système solaire s'est formé. Là encore je vais simplifier au maximum pour que ce soit lisible pour tous. Il existe dans notre système solaire, en gros, 3 types de planètes,

• les planètes dites telluriques (appelons les faites principalement de roches)
  
• Les planètes gazeuses qui comme le nom l'indique sont constituées essentiellement de gaz (à l'état gazeux, liquide, et sous forme de glace)
  
• Et enfin un petit nombre de planètes disons mixtes constituées à la fois de roches et de gaz.
  

Ce qui nous intéresse dans le sujet des astéroïdes ce sont les planètes que j'ai appelées rocheuses telles la Terre ou Mars pour en citer quelques unes. Je ne vais pas décrire ici tout les stades de formation de notre système solaire et des planètes, ce serait long, j'envisagerai un article dédié à ce sujet plus tard.

Les planètes "rocheuses" se sont formées par agrégation de poussières et de petits corps solides, un peu comme une boule de neige que l'on fait rouler dans la neige et qui petit à petit augmente de taille. L'exemple est intéressant de par le fait que on constate immédiatement que si on fait rouler peu de temps la petite boule de neige elle va pas beaucoup grossir. Il faudra bien plus de temps passé à la faire rouler pour qu'elle soit assez grosse.
Cet exemple (dans les grandes lignes) s'applique à la formation des planètes rocheuses, pour former une grosse planète rocheuse il faut beaucoup de temps.
Et des conditions bien spécifiques que nous ne détaillerons pas ici. mais qui permettent d'expliquer pourquoi il y a de petits et gros astéroïdes.

Pour que des petites particules s'agglutinent, s'accroche entre elles dans l'espace il faut que quelque chose les maintiennent "collées" ensemble et que quelque chose attirent celles qui se promènent pas loin pour les faire se "coller" à celles qui ont déjà formées une petite masse. Dans l'espace il n'y a pas de colle ! ce ne sont pas non plus des aimants qui viennent se coller les uns aux autres. La seule "colle" c'est les forces d'attraction gravitationnelles, forces qui à l'échelle de petits cailloux sont extraordinairement faibles.
De plus et en simplifiant :
Plus les corps sont petits moins ils s’attirent mutuellement et
Plus ils sont éloignés l'un de l'autre et moins la force leur permettant de s'attirer est grande
Donc plus un corps est gros et proche d'un autre et plus sa force d'attraction est importante.

Un petit corps n'a donc que peu de chances d'attirer beaucoup de particules pour grossir, et il lui faut énormément de temps pour récolter de quoi devenir plus gros.
A l'inverse un corps assez volumineux va plus rapidement attirer des particules et grossir plus vite et en un temps plus court.
Mais encore faut-il qu'il y est de la poussière autour de lui pour l'attirer et la faire se "coller" à lui !

Durant la phase de formation des planètes il y avait une énorme quantité de poussière et donc assez de matière pour former des objets très gros, les planètes.
au fur et à mesure que les planètes rocheuses se sont formées le "stock" de poussière disponible a diminué. A partir d'un moment il ne reste plus assez de concentration de poussière pour former des planètes. Le reste s'est agglutiné aléatoirement et a formé les astéroïdes. ceux qui se trouvait dans des zones contenant encore pas mal de poussières sont devenus assez gros, le reste disséminé a formé les petits.

Cela se passe un peu comme si on balaie un vieux grenier poussiéreux.
Au début avec le balai on collecte quelques de gros tas de poussière.  (planètes)
Ensuite on fait beaucoup de petits tas de poussière récupérés dans les coins sous les meubles (gros astéroïdes)
En fignolant le ménage on va avec une balayette, récupérer plein de tout petits tas de poussières de poussière, entre les lames du parquet, sous les cartons. cela fait beaucoup de tout petit tas de poussières, ce sont dans notre comparaison (les petits astéroïdes) !

On voit donc avec l'image du ménage dans le grenier que on a de très gros tas de poussière, ensuite pas mal de tas moyens et à la fin une grande quantité de tout petits tas.
C'est exactement ce qui s'est produit dans notre système solaire et donc on a :

• Très peu de très gros objets, les planètes
  
• Quelques gros objets, les gros astéroïdes
  
• Et beaucoup de tout petits objets (les petits astéroïdes)
  

Voilà donc la raison pour laquelle beaucoup de petits objets (météorites et petits astéroïdes) croisent ou s'approche de la Terre et beaucoup moins de gros.
Je vous l'ai dit ce n'est pas un hasard !
Pas besoin non plus de faire Math Sup pour comprendre que puisque la proportion de petits est plus importante que celles de gros,
on a beaucoup plus de chances de croiser des petits que des gros !

Le graphique ci-dessous nous donne le rapport entre diamètre et quantité d'astéroïdes.
On voit immédiatement que les plus petits sont les plus nombreux et inversement.


Si l'on se concentre maintenant sur les plus petites particules que rencontre la Terre. Le graphique suivant donne la valeur du flux sporadique de météorites (et de débris) à l’altitude de 940 km en fonction de la taille des particules (flux cumulé = nombre d’impacts par m² et par an par des particules supérieures à la valeur en abscisse) :

On obtient cette courbe : (Source CNES)

On voit que là encore plus les objets sont petits et plus ils sont nombreux.
Les débris (courbe rouge) ne concerne pas notre sujet mais sont présent sur ce graphique.
En fait ce sont tous les corps créés par l'Homme incluant leurs fragments ou pièces s'en étant détachées, autre qu'un véhicule spatial actif ou susceptible d'être utilisé.
La courbe bleue nous intéresse, elle représente les petites météorites.



Un objet géocroiseur (ou NEO ) est un objet du Système solaire dont l'orbite autour du Soleil le mène près de la Terre.
Ils se classent en 2 catégories, les NEA (Near Earth Asteroids), les astéroïdes et les NEC (Near Earth Comets), des comètes évoluant aussi dans cette zone.
Ces objets on touts un point commun : être assez gros pour pouvoir être aperçus dans l'espace avant de frapper la Terre.
De tous ces objets, certains passent très loin ou loin de la Terre et d'autres un peu plus près, c'est évidemment ces derniers qui nous intéressent !

Lorsque l'orbite d'un NEO l'amène à une distance inférieure ou égale à 0,05 unité astronomique (soit à 7 480 000 km de la Terre)
et que son diamètre est d'au moins 150 mètres, il est qualifié d'objet PHO, potentiellement dangereux (Potentially Hazardous Object).

Autre paramètre qui entre en considération c'est la façon dont cet objet se déplace,
il peut tourner en passant assez près ou pas trop près mais sans jamais croiser l'orbite de la Terre,
il peut tourner et croiser l'orbite de la terre et passer près ou pas trop près,
différents modes résultant de ces deux combinaisons existent et donc on a classés ces objets en fonction de cela, ce qui donne :



En premier voyons ce représente ce dessin.

• La boule bleue la Terre, le tracé noir épais l'orbite de la terre.
  
• La petite boule jaune représente le Soleil
  
• Le cercle fin  c'est l'orbite de l’astéroïde (non représenté ici, c'est le chemin qu'il parcourt qui nous intéresse).
  

Attention ceci est une représentation très simplifiée et schématique mais qui nous permet de comprendre facilement. Je ne m'attarderai pas sur la raison des noms ni sur les distances, les inclinaisons des orbites (non représentées ici). Bref tous les paramètres orbitaux, restons simple et le dessin parle de lui même.

Commençons pas la classe Apollo (rien à voir avec les missions Apollo).
Les objets de ce groupe croisent  régulièrement l’orbite de la Terre, en raison de leur configuration orbitale:
leur demi-grand-axe est supérieur à celui de la Terre (> 1.0 ua) et leur distance au périhélie est inférieur à 1.017 ua.
Certains d’entre eux peuvent se rapprocher très près de la Terre, faisant d’eux une menace potentielle pour notre planète.
Le périhélie est le point de la trajectoire d'un objet céleste en orbite héliocentrique qui est le plus proche de l'étoile autour de laquelle il tourne.
explication à rédiger et enregistrer dans un autre doc.

Les Atens: Ils possèdent un demi-grand axe plus petit que celui de la Terre (< 1.0 ua) et un aphélie supérieur à 0.983 ua. Étant souvent contenus en dessous de l’orbite terrestre, ils restent moins facilement observables. Comme les Apollos, ils croisent régulièrement l’orbite de la Terre.

Les Amors: Représentant plus de 30% de la population des géocroiseurs, cette famille bénéficie, comme pour les Apollos, de conditions orbitales favorables pour leurs observations. Ce sont des frôleurs extérieurs, c'est-à-dire qu'ils s'approchent de l'extérieur de l'orbite de la Terre, mais ne la coupent pas, mais certains d’entre eux croisent l’orbite  de Mars.

Les Atiras ou Arjunas, dont l'orbite est très similaire à celui de la Terre. Ils ont une inclinaison faible, des périodes orbitales proches d'une année terrestre, et une faible excentricité. Ils sont difficilement observables.


la rédaction est en cours d'achèvement..........

C'est quand même étrange quand on voit le nombre incommensurables  d'objets qui se trouvent proches ou pas de la Terre, qu'il y en ai si peu qui la percutent.
Quand on remarque surtout les impacts sur les autres planètes et satellites.
L'atmosphère terrestre semble être un bouclier très puissant, mais jusqu'à où ?
J'ai hâte de lire la suite, c'est très intéressant...

@driana, juste une remarque :
J'ai du mal à interpréter ce que tu dis à propos des Apollo
"leur distance au périhélie est supérieure ou égale à 1.017 ua." Ya kek'chose qui cloche
On peut résumer pour les Apollo qu'ils frôlent la Terre quand ils sont proches de leur périhélie et pour les Aten quand ils sont proches de leur aphélie.

Chez moi, le dessin de l'orbite des Atira est en bonne partie masqué, mais on peut deviner ...

Sinon, belle présentation du sujet, merci !

@Jacqueline : S'il y a finalement si peu de gros objets qui tombent sur Terre, c'est ... parce qu'ils sont déjà tombés !
Dans les premières centaines de milliers d'années d'existence de la Terre, ça bombardait dur !
La Terre, comme toutes les autres planètes (suivant la définition actuelle qui a relégué Pluton en planète naine) a "fait le ménage" sur son orbite et ce qui peut nous tomber sur la tronche est un astéroïde dont l'orbite est déstabilisée ou un truc qui vient de plus loin. Ça reste un sacré jeu de boules, là haut !

Et de temps en temps ... BOUM !
http://www.futura-sciences.com/magazines/espace/infos/actu/d/comete-mystere-explosion-toungouska-enfin-perce-47436/

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J'avais vu une émission sur cette météorite  en Sibérie.
Moi il va falloir que je comprenne périhélie et aphélie.

Pas facile quand on est une bleue comme moi.
Merci Tcherno

garde le dico sous la main  
http://www.astro-rennes.com/lexique/termes_a.php

prefixe aph ou apo, étymologie grecque = éloigné -> aphélie, apogée, apostat ...
préfixe péri = autour -> périhélie, périgée, périphérique, périphrase, péripatéticienne ...

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C'est Génial ! je l'ai téléchargé sur mon bureau.
Je sens que je vais en apprendre et surtout en comprendre beaucoup Plus!
Merci

Merci Tcherno, je vais vérifier dans mes notes si j'ai pas écrit une bourde pour les apollo.
et je retourne ici confirmer, ou corriger.

UUHHH quelle poufiasse je suis ! c'est en effet <
Earth-crossing NEAs with semi-major axes larger than Earth's (named after asteroid 1862 Apollo). a>1.0 AU, q<1.017 AU

Je rectifie ! Merci papa !