Ces objets étranges pourraient expliquer comment l'eau est arrivée sur Terre, mais pourraient également constituer une menace jusqu'alors méconnue pour notre planète. Aujourd'hui, un vaisseau spatial se dirige vers l'un d'entre eux afin de mener une enquête.
Ce sont parmi les roches les plus étranges de notre système solaire. Elles ne sont ni tout à fait des astéroïdes, ni tout à fait des comètes, mais un mélange bizarre des deux. Ce sont des « comètes sombres » – et personne ne sait vraiment quoi en penser.
Pourtant, selon les scientifiques qui tentent de les étudier, ces mystérieuses roches spatiales récemment découvertes, pourraient constituer une toute nouvelle catégorie d'objets dans le système solaire, susceptible d'aider à répondre à des questions sur l'origine de l'eau sur Terre. Elles pourraient également représenter une menace jusqu'alors méconnue pour notre planète.
Nous avons désormais la possibilité d'en savoir plus sur ces objets étranges grâce à un vaisseau spatial japonais qui se dirige vers l'un d'entre eux, par pure coïncidence, en ce moment même. Lorsqu'il l'atteindra en 2031, nous pourrons peut-être découvrir avec certitude ce que sont exactement ces objets et comment ils se comportent.
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Les premiers indices de l'existence des comètes sombres sont apparus en 2016, lorsque des astronomes ont découvert ce qu'ils pensaient être un astéroïde se comportant comme une comète. Alors que les astéroïdes sont des objets rocheux inactifs que l'on trouve couramment dans une large ceinture entre Mars et Jupiter, les comètes sont composées de roche et de glace et possèdent d'énormes queues s'étendant sur des millions de kilomètres. Elles proviennent généralement du système solaire externe.
L'objet repéré en 2016 était particulièrement étrange. Il semblait se déplacer comme une comète, mais ne présentait aucune des caractéristiques typiques de celle-ci. Lorsque les chercheurs ont étudié son orbite autour du Soleil, l'objet semblait recevoir une poussée occasionnelle et soudaine provenant d'une force autre que la gravité, qui modifiait très légèrement son mouvement. Bien que ces mouvements fussent minimes, de l'ordre de quelques fractions de mètre par seconde, ils étaient suffisamment perceptibles lorsqu'on les observait à travers des télescopes depuis la Terre.
Ce type d'« accélération non gravitationnelle » est normal pour les comètes, dont la glace se réchauffe rapidement à l'approche du Soleil, provoquant un dégagement de gaz et de poussière qui agit un peu comme un propulseur. Dans le cas de l'objet repéré en 2016, cependant, il n'y avait aucune traînée de poussière ou de glace visible et l'objet semblait relativement inerte.
Un an plus tard, les astronomes ont repéré un autre objet se comportant de manière similaire : un morceau de roche, de métal et de glace en forme de cigare, d'une longueur comprise entre 115 et 400 mètres, qui a été baptisé « Oumuamua ». Il s'est avéré par la suite qu'il s'agissait de l'un des premiers objets interstellaires connus, un intrus provenant d'un autre système stellaire, à visiter notre système solaire. Le rocher a fait le tour de notre Soleil avant de repartir dans l'espace interstellaire.
Puis, en 2023, une équipe d'astronomes dirigée par l'astronome Darryl Seligman de l'université d'État du Michigan aux États-Unis a annoncé avoir découvert six objets similaires en orbite autour de notre Soleil, sur des orbites semblables à celles des astéroïdes, dépourvus de queue cométaire, mais subissant des accélérations inhabituelles. Ces comètes sombres, toutes d'une largeur comprise entre 4 m (13 pieds) et 32 m (104 pieds), subissaient des accélérations pouvant atteindre un nanomètre par seconde, une quantité infime, mais suffisante pour les faire dévier de leur orbite de plusieurs centaines de kilomètres tous les quelques années. Presque au même moment, Seligman et ses collègues ont publié une étude montrant qu'un astéroïde proche de la Terre, appelé 2003 RM et mesurant 300 m de large, se comportait également comme une comète sombre.
En décembre 2024, ils ont publié un nouvel article contenant des informations sur d'autres objets de ce type, portant à 14 le nombre total d'objets connus dans le système solaire. Cependant, la cause de leurs mouvements erratiques reste un mystère.
« Nous n'avons toujours aucune idée de ce qui les provoque », déclare Seligman.
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Un nouveau type d'objet
Les astronomes pensent que la plupart des astéroïdes et des comètes sont des vestiges de la période primitive de formation des planètes qui s'est déroulée dans le système solaire il y a 4,6 milliards d'années. Certains astéroïdes sont des fragments de matière qui ne se sont jamais agglomérés pour former des planètes, tandis que les comètes sont le résultat de la coagulation de glace et de poussière plus éloignées du Soleil. Les experts divisent généralement ces objets en deux groupes : d'un côté, les astéroïdes inactifs, et de l'autre, les comètes turbulentes dont la glace se sublime, c'est-à-dire passe de l'état solide à l'état gazeux, éjectant de la matière dans l'espace pour créer leurs queues spectaculaires.
L'existence de comètes sombres suggère qu'il n'y a pas toujours une ligne de démarcation nette entre ces deux types d'objets. « Cela fait partie de l'image émergente des astéroïdes et des comètes comme un continuum », explique Michele Bannister, astronome à l'université de Canterbury en Nouvelle-Zélande. « D'un point de vue historique, une comète est un objet qui possède une queue très proéminente, et un astéroïde est un objet très rocheux et sec. Cette image a complètement disparu. »
La simplicité du système binaire astéroïde-comète était déjà remise en question depuis la découverte en 1996 d'astéroïdes actifs, un type d'astéroïdes dont la surface éjecte des matériaux, produisant une queue semblable à celle d'une comète. Cette « activité » pourrait être le résultat de la mise à nu de la glace sous la surface de l'astéroïde lors d'une collision avec un autre astéroïde ou de sa rotation suffisamment rapide pour le briser. Une fois exposée, la glace est chauffée par le Soleil, ce qui provoque l'éjection de matière à sa surface et rend l'astéroïde « actif ».
« Certains d'entre eux se comportent comme des comètes », explique Jessica Agarwal, astronome à l'Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire en Allemagne, qui étudie les astéroïdes actifs depuis des années.
Les comètes sombres sont toutefois différentes. Contrairement aux astéroïdes actifs, elles ne montrent aucun signe d'éjection de matière depuis leur surface, mais elles subissent clairement une sorte d'accélération semblable à celle des comètes.
Leurs accélérations sont également jugées trop importantes pour résulter de la chaleur qu'elles dégagent et qui les fait tourner plus vite, un processus appelé effet Yarkovsky. « Nous les voyons dériver plus vite que l'effet Yarkovsky », explique Teddy Kareta, astronome à l'observatoire Lowell en Arizona.
Pour mieux comprendre les comètes sombres, nous allons devoir nous en approcher davantage. Mais un heureux hasard nous offrira justement cette opportunité au cours des six prochaines années.
Visite fortuite
En décembre 2020, la sonde japonaise Hayabusa2 a survolé la Terre avec à son bord des échantillons prélevés en 2019 sur un astéroïde appelé Ryugu. Elle a largué une capsule contenant les échantillons, qui ont fourni des informations inestimables sur l'origine de l'eau et de la vie sur Terre. Mais la sonde principale avait encore du carburant à bord, et l'agence spatiale japonaise (Jaxa) a donc décidé de l'envoyer en mission prolongée vers un astéroïde appelé 1998 KY26.
Étonnamment, il s'avère que 1998 KY26 était l'une des six comètes sombres identifiées par Seligman et ses collègues. « Nous ne connaissions pas l'existence des comètes sombres au moment de la planification de la mission prolongée », explique Yuichi Tsuda, responsable du projet Hayabusa2 à la Jaxa. « C'est vraiment passionnant. »
La JAXA a sélectionné 1998 KY26 en raison de ses propriétés particulières, qu'il partage avec certaines comètes sombres. Il s'agit notamment de sa rotation rapide, une fois toutes les dix minutes, et de sa petite taille, 30 mètres de diamètre. Si Hayabusa2 arrive à destination, 1998 KY26 sera en fait le plus petit objet cosmique jamais visité par un vaisseau spatial.
Hayabusa2 devrait arriver à 1998 KY26 en 2031. Au départ, le vaisseau spatial restera à plusieurs kilomètres au-dessus de sa cible, explique M. Tsuda. De là, il prendra des images de l'astéroïde et toute fonte de glace, qui devrait donner un coup de pouce à 1998 KY26, devrait être visible. « Si c'est un dégagement gazeux de type cométaire qui provoque les accélérations, Hayabusa2 le détectera certainement », explique M. Seligman.
Plus tard dans la mission, Hayabusa2 pourrait descendre vers l'astéroïde et même s'y poser, explique M. Tsuda. Le vaisseau spatial dispose encore d'une partie de l'équipement qu'il a utilisé pour prélever un échantillon sur Ryugu, notamment un mécanisme qui tire un projectile de la taille d'une balle. Celui-ci pourrait percer la surface de 1998 KY26 pour créer un petit cratère et révéler ce qui se trouve en dessous. « En suivant les particules éjectées par l'impact, nous pourrons peut-être estimer la structure interne de l'astéroïde », explique M. Tsuda.
À court terme, les astronomes espèrent que des télescopes puissants comme le JWST permettront d'obtenir davantage d'informations sur les comètes sombres. « Le JWST serait formidable », déclare Kareta, même si Seligman précise qu'il a déjà soumis sans succès des propositions visant à utiliser ce télescope pour étudier les comètes sombres.
D'autres télescopes pourraient toutefois s'avérer utiles. Kareta aura accès au télescope Lowell Discovery pendant les trois prochaines années, ce qui lui permettra d'étudier les comètes sombres connues. « Nous allons continuer à les suivre et à comprendre la force de leur accélération non gravitationnelle », explique-t-il. Certains de ces objets devraient également s'éclaircir au cours des prochaines années sous l'effet de la chaleur du Soleil, ce qui pourrait permettre à Kareta et à ses collègues de mesurer leur composition.
Ces recherches promettent de percer certains des secrets des comètes sombres. Mais, en attendant, le mystère qui les entoure persiste. En juillet dernier, un groupe de chercheurs dirigé par Aster Taylor, astrophysicienne à l'université du Michigan et collaboratrice de l'équipe de Seligman, a publié une étude indiquant que les comètes sombres auraient pu naître sous forme d'astéroïdes dans la ceinture d'astéroïdes, avec de la glace emprisonnée sous leur surface, avant d'être projetées vers le Soleil, peut-être sous l'effet de l'attraction gravitationnelle de Jupiter.
« Puis, à un moment donné, elles se sont divisées », explique Taylor. « Cela peut être dû à une rotation rapide ou à un choc. Cela expose la glace et les transforme en comètes sombres. » Ce processus aurait également fait tourner ces objets à grande vitesse, ce qui est une caractéristique commune à de nombreuses comètes sombres : elles tournent à une vitesse pouvant atteindre une fois toutes les six minutes, contre une fois par heure pour les autres astéroïdes de taille similaire.
Deux types de comètes sombres
La découverte d'autres comètes sombres en décembre 2024 a également laissé entendre que ces objets pourraient se présenter sous deux formes : les comètes sombres extérieures, qui mesurent environ 100 m à 1 km (330 à 3 300 pieds) et proviennent de la région de Jupiter, et des comètes sombres intérieures plus petites, d'une taille de 10 à 20 m (30 à 60 pieds), qui ont une orbite circulaire similaire à celle de la Terre. Cela suggère que les comètes sombres intérieures pourraient être des astéroïdes qui se sont fragmentés, exposant leur glace, tandis que l'existence de comètes sombres plus éloignées pourrait s'expliquer par un autre processus : il s'agit peut-être de comètes mourantes, arrivées au crépuscule de leur vie.
« Nous les observons alors qu'ils sont sur le point d'épuiser leur gaz, les derniers soubresauts de l'activité cométaire », explique Kareta. « Nous assistons à une phase très brève de la vie de certains de ces objets. »
Si les comètes sombres sont des astéroïdes contenant de la glace, cela pourrait aider à résoudre le mystère de l'arrivée de l'eau sur Terre. Une théorie populaire indique que l'eau est arrivée ici via des astéroïdes ou des comètes qui se sont écrasés sur notre planète au début de l'histoire du système solaire. Les comètes sombres sont des candidates prometteuses pour ce scénario. « S'il existe de nombreux objets près de la Terre dont nous ignorions qu'ils étaient hydratés, il est possible qu'ils aient contribué à l'arrivée de l'eau », explique Seligman.
Outre leur rôle potentiel dans le passé de la Terre, les comètes sombres pourraient également avoir des implications pour l'avenir de la planète. Nous pourrions repérer un objet qui semble relativement sûr, mais qui se précipite soudainement en direction de notre planète. « Vous pouvez avoir un impacteur terrestre auquel vous ne vous attendiez pas », explique Taylor.
Plusieurs comètes sombres, dont la relativement grande 2003 RM, ont été découvertes dans le voisinage proche de la Terre.
Heureusement, pour l'instant, les comètes sombres semblent relativement rares, avec seulement de légers changements de direction par rapport aux explosions qu'elles subissent. Mais elles restent néanmoins à surveiller. « Si nous ne pouvons pas détecter correctement ces objets, nous ne pourrons pas savoir s'ils vont nous heurter », explique Taylor.
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