Lorsque vous remarquez cette faible lueur de la lumière solaire réfléchie dans le ciel sombre juste avant l’aube et après le crépuscule, vous regardez en fait le nuage de poussière zodiacal. La poussière enveloppe notre système solaire interne et jusqu’à 30 000 tonnes de ses particules en spirale dans l’atmosphère terrestre chaque année, selon certaines estimations.
On a longtemps pensé que cette poussière provenait de collisions dans la ceinture d’astéroïdes principale ainsi que parmi les comètes de la famille Jupiter – avec peu de chances que des particules atteignent la Terre depuis la ceinture de Kuiper, une région en forme de beignet au-delà de l’orbite de Neptune qui contient des comètes, des astéroïdes et autres objets glacés. Dans une étude récente publiée dans Astronomie naturellecependant, les chercheurs ont découvert des particules de poussière du nuage zodiacal provenant des confins de notre système solaire.
Sur le mauvais chemin
Lindsay Keller, planétologue au Johnson Space Center de la NASA et auteur principal de l’étude, a découvert les preuves pour la première fois lorsqu’il a examiné un échantillon de roche lunaire apporté sur Terre par les astronautes d’Apollo 16. À l’aide d’un couteau en diamant, Keller a coupé et rasé une tranche environ mille fois plus fine qu’un cheveu humain et l’a visualisée à l’aide d’un microscope électronique à transmission.
Plus précisément, Keller a recherché les dommages causés par les particules énergétiques du Soleil : “Ces ions à haute énergie perturbent la structure cristalline des minéraux et laissent derrière eux des” traces “”, dit-il, ajoutant que les traces ressemblent à des cure-dents tombés sur le sol. En utilisant la densité de ces traces et une estimation du nombre de traces qui se forment chaque année, les chercheurs peuvent déterminer le temps qu’une roche a passé dans l’espace.
À sa grande surprise, cependant, Keller a découvert que le véritable taux de production de pistes est bien inférieur à ce qui avait été précédemment estimé. “C’est alors que la sonnette d’alarme a commencé à sonner”, dit-il. Les chercheurs avaient déterminé le taux d’origine en utilisant des produits chimiques pour graver des traces sur un échantillon plus épais de la même roche lunaire. Mais regarder cet échantillon plus fin au microscope a révélé moins de traces par unité de surface – et, par conséquent, un taux de production plus faible.
“Il n’y a rien de mal avec la technique de gravure et le taux de production correspondant”, déclare Keller. “Vous devez juste faire attention à utiliser le taux qui convient à votre technique.”
Un parcours difficile
En collaboration avec George Flynn, un astrophysicien de l’Université d’État de New York à Plattsburgh, Keller a sélectionné un échantillon de grains de poussière qui étaient précédemment entrés dans l’atmosphère terrestre et qui ont été collectés par des avions à haute altitude de la NASA. En utilisant leur nouveau taux de production, les chercheurs ont découvert que certains des grains devaient avoir passé plus d’un million d’années à se diriger vers la Terre.
“La surprise était de savoir combien il y en avait”, dit Flynn. “L’utilisation du calibrage correct a montré que beaucoup plus de particules avaient des densités de trajectoire qui impliquent qu’elles venaient de loin – pas l’astéroïde de la ceinture principale ou l’origine des comètes de la famille Jupiter qui ne prend que des dizaines de milliers d’années pour atteindre la Terre.”
Cependant, pour venir en spirale depuis Neptune, les grains de poussière devraient traverser la gravité des géantes gazeuses, où leurs orbites pourraient être piégées ou même éjectées du système solaire. Ainsi, les chercheurs se sont tournés vers une variété de modèles informatiques qui simulaient l’évolution des orbites des grains de poussière.
“Selon le modèle que vous utilisez, une fraction des particules peut passer”, explique Keller. Bien qu’il y ait également plus de chances que les particules soient détruites par des collisions avec des grains interstellaires – en particulier sur des millions d’années – même une petite fraction se traduit par de nombreux grains de poussière atteignant la Terre, explique Flynn. “Il y a une énorme quantité de poussière produite dans la ceinture de Kuiper.”
Les chercheurs estiment qu’un quart de toute la poussière qui compose le nuage zodiacal provient de la ceinture de Kuiper. Les particules qui arrivent sur Terre ont probablement de faibles vitesses, ce qui permet aux grains de survivre à l’entrée dans l’atmosphère terrestre sans brûler. “Pour la première fois,” dit Flynn, “nous pouvons regarder les densités de piste et savoir d’où viennent ces particules.”
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