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Histoires d'impacts

A ce jour la plupart des comètes et des astéroïdes sont passés à plus de 450000 km de la Terre. Parfois cependant certains d'entre eux passent 10 fois plus près ou entrent en collision avec la Terre (Tunguska, une fois par millénaire). Toute les décennies ou presque des météorites de quelques kilos tombent dans nos villes. Le risque est bien réel.

Fréquence des impacts météoritiques (IV)

D'un point de vue statistique, les impacts météoritiques sont des processus aléatoires, tant dans l'espace que dans le temps. Car non seulement un corps de quelques kilomètres de diamètre peut s'écraser demain sur Terre mais plusieurs d'entre eux frôlent périodiquement notre planète à très courtes distances.

Quand on discute du risque d'impact météoritique avec l'homme de la rue et même avec certains chercheurs, jusqu'il y a peu le public souriait gentillement et se moquait des scientifiques. En 1993 on s'en moquait encore, mais un an plus tard plus personne n'en rit. Comment le public et la communauté scientifique avaient-ils si soudainement changé d'attitude ? Il fallut en effet un évènement de taille pour changer l'opinion des gens et celui des scientifiques les plus réticents à cette idée.

En mars 1993, le couple Shoemaker et David Levy de l'Observatoire Jamac découvrirent grâce au télescope du mont Palomar une comète en chapelets, Shoemaker-Levy 9 qui, selon toute vraisemblance avait été secouée par un évènement majeur. Mais plus étonnant encore, on s'aperçut qu'elle suivait une orbite de collision... avec Jupiter. C'était un scoop !

En juillet 1994, tous les amateurs et les professionnels assistèrent comme prévu à son impact sur la planète géante. Pour la première fois dans l'histoire, on observait une collision dans le système solaire. C'était une collision à l'échelle cosmique, l'impact ayant détruit un volume deux fois plus grand que celui  de la Terre et porté le sommet de l'atmosphère de Jupiter à plusieurs milliers de degrés !

C'est alors qu'on réalisa que ce qui s'était produit là-bas sur Jupiter pouvait se produire sur Terre... Tout d'un coup les astéroïdes devenaient des objets de préoccupation.

Les faits étant ce qu’ils sont, le pessimiste voulait donc bien savoir quand le prochain astéroïde nous percutera ou quand tombera la prochaine comète qui nous rayera tous de la surface de la Terre ainsi que l’ont habilement suggéré les films “Deep Impact” et “Armageddon” sortis en 1998. Objectivement c’est une question qui devrait tous nous préoccuper; rappelez-vous l'évènement de la Tunguska en 1908 et celui de Tchéliabinsk survenu en 2013 (cf. ces vidéos).

Les astéroïdes géocroiseurs, ennemis publics N°1

La grande question est de savoir si un astéroïde (ou un fragment de comète) n'est pas en train de se diriger vers la Terre ? En 2000, et après 10 ans de recherche, les astronomes découvrirent ce qu'ils redoutaient : 1950DA. Mais était-il l'ennemi cosmique N° 1 ? A l'époque il l'était. 

Aujourd'hui nous savons que sa trajectoire devrait croiser celle de la Terre en 2880. Mais il a moins d'une chance sur 300 de percuter la Terre. Mesurant un peu plus d'1 km de longueur, son impact sur Terre libérerait une énergie équivalente à 100 GT de TNT sachant que 10 MT équivaut à l'explosion d'une bombe à hydrogène... Ainsi, dans un peu plus de 800 ans, dans une fraction de seconde à l'échelle cosmique, il est possible que nos descendants aient rendez-vous avec l'Apocalypse, peut-être même avant. Et ce petit corps n'est sans doute pas le seul à se diriger vers la Terre...

Mais relativisons tout de même le danger, car les effets du chaos à long terme s'allient à nous pour perturber les orbites planétaires, et généralement, pour écarter le risque de collision. Ceci dit, le danger potentiel qu'un astéroïde NEO, dit géocroiseur percute la Terre est bien réel, d'autant plus qu'on en dénombre plus de 16000 et actuellement on en découvre plus de 1000 chaque année (cf. ces statistiques du CNEOS) !

Risques d'impacts avec un géocroiseur

Connaissant le risque de collision, sa fréquence et sa gravité éventuelle, un défi s'offre à la communauté scientifique : que peuvent faire les experts pour éviter que ce plan catastrophe ne se réalise ?

Tout d'abord rappelons quels sont les risques de collisions avec un astéroïde géocroiseur. Depuis qu'on les surveille, d'innombrables géocroiseurs de quelques mètres à centaines de mètres de longueur nous frôlent régulièrement à une vitesse comprise entre 5 et 20 km/s (15 km/s en moyenne). La plupart gravitent sur une orbite très elliptique et reviennent périodiquement, au plus tôt tous les 4-5 ans, sinon dans quelques siècles. Certains ne sont découverts que quelques heures avant leur passage comme 1996 JA1, voire même et c'est plus ennuyeux, après leur passage comme ce fut le cas en 1989 avec le NEO 1989 FC Asclepius qui mesure 500 m de longueur. Grâce aux programmes de veille permanente du ciel, on espère que ce genre de surprise ne surviendra plus. On reviendra sur les conséquences d'un impact

Le célèbre astéroïde 4179 Toutatis mesure 4.6 km de longueur. Il ne présente cependant aucun risque. Il est passé à 1.5 millions de km de la Terre en septembre 2004 et ne se rapprochera plus aussi près avant 500 ans. Cliquer sur l'image pour lancer l'animation (MPG de 281 KB).

Parmi les géocroiseurs qui nous ont frôlé de très près, le 10 août 1972, un bolide de 1000 tonnes mesurant une quinzaine de mètres est passé à 58 km d'altitude au-dessus de l'ouest de l'Amérique du Nord puis est reparti dans l'espace (cf. cette vidéo).

Il y eut également des rencontres très rapprochées avec :

- l'astéroïde Aten 2004 FH de 50 m de longueur (19 mars 2004, 43000 km de distance).

- le NEO 2012 DA14 de 50 m de longeur (15 février 2013, 27700 km de distance)

- l'objet 2017 EA de 2-4.4 m de longueur (3 mars 2017, 14500 km de distance)

- l'objet 2017 GM du groupe Apollo de 4 m de longueur (4 avril 2017, 11520 km de distance).

On pourrait encore citer de nombreux autres exemples.

D'ici 2101, l'étude des orbites des astéroïdes connus confirme que près de 40 astéroïdes NEA et autre NEO mesurant entre 10 m et 2060 m de longueur (2002 NT7) peuvent potentiellement entrer en collision avec la Terre ! Heureusement, la probabilité potentielle d'un impact est très faible, de l'ordre de 1 chance sur 5500 à 1 chance sur 25000 pour les corps les plus dangereux, ce qui représente un risque d'impact 0 sur l'échelle de Turin qui va jusqu'à 9 (voir plus bas), donc sans conséquence locale. Cela concerne par exemple le NEA 2000 SG344, un astéroïde très pâle de magnitude absolue +24.8 qui mesure 40 m de diamètre et qui se déplace à hauteur de l'orbite terrestre à 1.37 km/s, donc au moins 4 fois plus lentement que la plupart des autres candidats. Il a une chance sur mille de percuter la Terre entre 2068 et 2101.

Citons également le NEO 99942 alias 2004 NM4 mieux connu sous le nom d'Apophis. Il s'agit d'un bloc de fer (sidérite) de 250 mètres de diamètre découvert en 2004 qui a 1 chance sur 12000 de percuter la Terre le 13 avril 2036. Actuellement, le risque d'impact est de 0 sur l'échelle de Turin (voir plus bas) et sera de 1 au maximum, donc avec potentiellement des conséquences locales.

Il y a de nombreux autres géocroiseurs potentiellement à risque comme 2002 NT7 de 2 km de diamètre mais à mesure que les années passent et que les trjectoires se précisent, on découvre que tout risque de collision est écarté.

Car il faut relativiser ce genre d'évènement. Selon Donald Yeomans du JPL à Pasadena, "un objet de cette taille n'a une chance de nous percuter qu'une fois tous les quelques millions d'années et des données plus précises permettront sans doute d'éliminer ce risque". Et de fait, un mois plus tard les nouvelles données écartaient tout risque de collision.

A consulter : Near-Earth Objects, The Watchers

Liste des découvertes récentes et des rencontres rapprochées

A lire : Apophis va-t-il percuter la Terre en 2036 ?

A l'heure actuelle le programme NEO a attribué un risque compris entre 0 et 1 sur l'échelle de Turin à une quarantaine d'objets. La plupart de ces corps présentent un risque "0"; ils sont considérés comme des objets à surveiller mais sans importance. Du reste il ne fait aucun doute qu'un jour ou l'autre nous devrons faire face à un impact.

Le risque d'impact

En général, un corps de quelques mètres de diamètre pèse quelques dizaines de tonnes et s'il pénétrait dans l'atmosphère, il devrait totalement s'y consumer. Même chose pour des corps dBien sûr, il est toujours possible qu'un noyau métallique arrive jusqu'au sol. S'il tombe dans une zone habitée, on peut craindre le pire. 

Dans un article publié dans la revue "Nature" en 1994, Clark Chapman[1] de l’Institut américain de Planétologie et David Morrison du Centre Ames de la NASA notaient qu'à l’heure actuelle, la haute atmosphère de la Terre subit en moyenne chaque année l’explosion d’un météoroïde qui libère une énergie équivalente à l’explosion de la bombe atomique d’Hiroshima (0.015 MT).

Une explosion de 1 MT se produit une fois par siècle. Les météoroïdes capables de produire une telle énergie se brisent et se consument en général avant d'atteindre les basses couches de l'atmosphère. Ils ont un diamètre de quelques dizaines de mètres et subissent fortement les contraintes aérodynamiques en haute altitude. Ce sont les roches denses de plus de 50 m de diamètre (énergie de 10 MT) ou les comètes de plus de 100 m de diamètre (énergie de 100 MT) qui sont potentiellement dangereuses.

A consulter : Fireball and Bolide Reports, JPL/NEO Program

Liste des explosions atmosphériques et impacts éventuels de corps célestes

Fréquence et amplitude des impacts

Relation entre la fréquence et l'énergie des impacts. Ci-dessus, l'échelle de Turin graduée de 0 à 10. Tous les objets, NEA et NEO repris dans cette échelle sont surveillés par le programme NEO de la NASA, tel NEA 2002 NT4 ou NEO 1996JA1. Ci-dessous, les énergies dégagées par différents types d'impacts et leurs relations. Noter en bas à droite de l'échelle la puissance de l'impact qui provoqua l'extinction des dinosaures. A titre de comparaison, tous les millions d'années une météorite ayant la puissance de l'arsenal nucléaire mondial pourrait percuter la Terre. Documents T.Lombry.

La Terre a conservé plusieurs impacts de cette amplitude dont le mieux conservé est le Meteor Crater en Arizona. Cette cicatrice remonte à environ 49000 ans et mesure 1186 m de diamètre. Si l'astéroïde était tombé aujourd'hui sur une mégapole, il aurait rayé de la carte toute la population dans un rayon de plus de 1000 km et provoqué un hiver permanent durant plusieurs mois avec un arrêt temporaire des activités agricolte et sylvicole dans l'hémisphère Nord. Un impact comme celui du Meteor Crater a une chance de se produire tous les 1500 ans en moyenne, ce qui n'est pas négligeable.

Un objet d’environ 300 m comme Apophis percute la Terre tous les 25000 ans environ. Il libère une énergie pouvant dépasser 1 GT et provoque un cratère de 5 km de diamètre, provoquant localement une catastrophe. Un objet de plus de 600 m de diamètre et d’une énergie d’au moins 15 GT percutant la Terre provoquerait une catastrophe globale qui tuerait le quart de la population mondiale et ruinerait l’économie. Nous assisterions à des raz-de-marées et des éruptions volcaniques soudaines, qui seraient autant d’autres coups fatals pour les populations survivantes. Les zones agricoles seraient dévastées.

Quant à la rencontre avec une météorite mesurant 1 km de diamètre, une énergie équivalant à 200 GT, cet évènement n’a de chance de se présenter, au mieux, qu’une fois tous les 50000 ans.

Au-delà de 10 km de diamètre, l'énergie du météorite est voisine d'un milliard de mégatonnes... et produit une catastrophe similaire à celle qui mit fin à l'ère des dinosaures à la fin du Secondaire.

Ainsi que vous le constatez la courbe Taille/Probabilité d'impact est logarithmique et les risques d'être radiés de la surface de la Terre deviennent rapidement négligeables.

A titre d'information, vous trouverez ci-dessous la liste des candidats potentiels, NEA et NEO frôlant ou pouvant percuter la Terre à l'avenir. Mais rassurez-vous, le ciel nous ne tombera pas sur la tête d'ici demain ! A mesure que les observations s'affineront certains objets repris dans ces liste disparaîtront car ils s'avèreront finalement n'offrir aucun danger pour l'Humanité.

A consulter : Asteroid Watch - CNEOS (JPL)

Sentry - Earth Impact Monitoring (CNEOS/JPL)

Liste des NEA pouvant percuter la Terre d'ici à 2101  (NEO/JPL)

Liste des NEO passant à moins de 0.05 U.A. de la Terre entre 2000-2179 (.xls)

Fréquence des explosions atmosphériques

N = 7.2 E-0.73

avec N, le nombre de corps explosant chaque année en altitude dont l'énergie est supérieure à E kilotonnes de TNT.

A titre d'information, entre 1988 et 2000 le Département de la Défense américain enregistra plus de 130 explosions atmosphériques d'une énergie voisine de celle de la bombe d'Hiroshima et un évènement d'environ 1 MT.

En 1995, Owen B. Toon et son équipe du centre Ames de la NASA (ARC) ont estimé que le seuil d'énergie nécessaire pour provoquer une catastrophe globale était de 1000 GT. Sa fréquence oscille entre 200000 - 2000000 d'années. Pour une population de 5.5 milliards d'habitants (en 1994) cela donne un taux de mortalité supérieur à 2000 individus par an, avec une chance sur 3 millions pour qu’une personne passe de vie à trépas durant ses 65 années d’existence. Le nombre de victimes serait supérieur à 1.5 milliard. Chapman et Morrison sont plus pessimistes, estimant le risque de fatalité à une chance sur 20000, ce qui donnerait 3300 décès par an. Mais cela nous concerne-t-il ?

Mortalité liée aux autres risques

Statistiquement parlant les impacts les plus petits mais aussi les plus fréquents, plus grands que ceux de la classe de la Tunguska (plus de 10 MT) présentent un taux de mortalité de quelques dizaines d'individus par an pour toute la population du monde (valeur calculée en 1994).

Un impact d'une énergie inférieure à 1 million de MT de TNT reste localisé et n'entraîne pas de catastrophe globale. Documents Touchstone pictures, Simon/SDG et David H.Hardy.

Considérant que de tels impacts se produisent sur la Terre une fois par millénaire, on peut dire que ce risque est faible. Il l'est tout autant si cet impact touchait une région très urbanisée : une fois tous les 10000 ans avec le taux de population actuelle. C'est la raison pour laquelle il n'existe aucun enregistrement de ce type dans les annales de l'Histoire. Dès lors on peut estimer le risque moyen annuel de tels impacts à moins d'une chance sur 100 millions.

Les chiffres indiqués paraissent négligeables, mais selon Chapman et ses collègues, un taux de mortalité de 2 à 3000 individus par an est tout à fait comparable au taux de mortalité occasionné par les accidents d’avions ou par noyade. Ils soutiennent même qu'environ 10000 personnes sur 300 millions d'habitants meurent chaque année par accident.

Mais il est encore plus intéressant de comparer le risque d'impact avec les autres risques naturels (séismes, tornades, inondations, éruptions volcaniques). En moyenne, en Europe et aux Etats-Unis, il n'y a qu'un habitant sur 10 millions qui meurt suite à un désastre naturel, le risque est 3000 fois plus faible. Mais en Turquie, en Chine, au Japon ou au Bengladesh, la malchance de mourir d'un accident naturel s'élève à 50 individus par million, soit 500 fois plus élevé qu'en Europe.

Toutefois, qualitativement parlant il y a une grande distinction à faire entre un désastre naturel et un impact quand on parle de catastrophe globale associée à des énergies supérieures à un million de mégatonnes. Indépendamment du potentiel de destruction, mis à part l'explosion volcanique, les impacts sont localisés. Même les tsunamis qui peuvent toucher les antipodes en longeant le profil des côtes ne peuvent pas toucher l'intérieur des continents. La hauteur maximale de la vague a été estimée à 4 km !

Quelle que soit la dimension d'une catastrophe naturelle autre qu'un impact, de nombreuses nations seront à l'abri des tremblements de terre, des inondations ou des tempêtes. A l'inverse, un impact de plus d'un million de mégatonnes est le seul évènement capable de produire une catastrophe globale à une échelle si vaste et quasi simultanément qu'aucune nation ne serait épargnée. Oui, ce seul fait justifie que nous soyons concernés par ces phénomènes.

Selon Chapman et Morrison le risque d’être tué par une météorite est beaucoup plus élevé que celui d’être tué dans un attentat ou dans un kidnapping, calamités qui semblent nous toucher de beaucoup plus près. A ces statistiques il faut ajouter que récemment des météorites pesant plusieurs kilos sont déjà tombées dans nos villes et n’ont jusqu’à présent blessé que deux personnes[2].

A consulter : Etudes sur la fréquence des impacts (IMO)

Distribution des vitesses des NEO sur le plan de l'écliptique (latitude et longitude), taux exprimés en degrés par jour.

La direction opposée au Soleil reste la plus aisée à surveiller mais n'est pas évidemment pas celle présentant le risque le plus élevé. Document T.Gehrels, LLNL

En conclusion, Champan et Morrison suggéraient qu’il serait prudent pour l’humanité de mettre sur pied un programme de recherches des plus gros astéroïdes et des comètes et de calculer leur orbite. Les autorités ont entendu leur avertissement.

Prochain chapitre

Le projet Spacewatch

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[1] C.Chapman et D.Morrison, Nature, 367, 1994, p33.

[2] Les blessures occasionnées par des météorites sont excessivement rares et c'est tant mieux. Mais au moins 10 météorites sont tombées dans des contrées habitées depuis le milieu du XXeme siècle. En 1954, Ann Elizabeth Hodges était assise dans son divan à Sylacauga, en Alabama, quand une météorite de 3.86 kg a défoncé son toit, rebondit sur sa radio avant de la blesser très sérieusement au flanc. En 2017, un fragment de 10.3 g fut vendu aux enchères pour 7500$ soit 18.5 fois le prix de l'or ! En 1971, deux autres météorites sont tombées sur des habitations à Wethersfield, dans le Connecticut, sans faire de victime. Une météorite de plusieurs kilos est tombée dans l’état de New York en 1992 et à Madrid en 1994. Deux météorites sont tombées en 1995, l’une dans une ville japonaise, l’autre sur une voiture du Queensland, en Australie. Le 26 mars 2003 une météorite de 927 gr et d'environ 10 cm de diamètre est tombée dans le bureau de Colby Navarro à Park Forest près de Chicago, toucha son imprimante et s'écrasa à un mètre de lui. Le 13 juin 2004 une météorite de 1.3 kg est tombée dans le salon de Phil et Brenda Archer en Nouvelle Zélande. Enfin, le 12 juin 2009 une météorite de la taille d'un poids a blessé à la main Gerrit Blank, un adolescent allemand de 14 ans qui se rendait à l'école.


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