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Apophis va-t-il percuter la Terre en 2036 ?
Introduction Apophis est un astéroïde géocroiseur ou NEO (Near-Earth Object) également catalogué comme potentiellement dangereux ou PHA (Potentially Hazardous Asteroid). Il fut découvert en 2004 par le planétologue David Tholen de l'IfA de l'Université d'Hawaï. Notons qu'Apophis est également référencé dans les catalogues sous le code NEO 99942 et 2004 NM4. Il y a quelques années, on pensait qu'Apophis était un bloc de fer, une sidérite ou peut-être à 89% une banale chondrite de type LL. Selon les dernières études (cf. V.Reddy et al., 2018 et NASA), c'est un astéroïde composé de matériaux silicatés (type S) et donc rocheux mélangés à du nickel et du fer. C'est une roche dur mais pas très dense, d'une densité d'environ 2.7. Sa composition est similaire à celle de l'astéroïde 25143 Itokawa que visita la sonde spatiale Hayabusa ainsi que de la majorité des météorites qui appartiennent à la famille des chondrites ordinaires. Apophis mesure environ 340 m à 10% près et pèse environ 27 milliards de tonnes mais l'incertitude sur sa masse reste élevée. Il est plus de 100 fois plus massif que l'impacteur de la Tunguska en 1908 et 5000 fois plus massif que l'impacteur de Tchéliabinsk en 2013. Les images radar suggèrent qu'il est allongé (jusqu'à 450 m x 170 m) et peut-être formé de deux lobes, le faisant ressembler à une cacahuète. Apophis se déplace sur une orbite peu inclinée sur l'écliptique (i = 3.3°), légèrement excentrique (e = 0.19) entre 0.7 UA (111.61 millions de km) et 1.1 UA (164.47 millions de km) du Soleil, bouclant sa révolution en 323.7 jours (0.89 an) à la vitesse moyenne de 30.73 km/s (contre 1 UA pour la Terre à la vitesse de 29.8 km/s avec e = 0.017 et i = 0 par définition). Jusqu'aux années 2010, Apophis avait une infime possibilité de percuter la Terre. Cet astéroïde va déjà nous stresser quelque peu en 2029, lorsqu'il passera à moins de 32000 km de la surface de la Terre, c'est-à-dire plus bas que l'orbite de la plupart des satellites de communications. Mais il repassera en 2036 puis en 2068. Avant d'envisager un scénario catastrophe, voyons quelles sont les probabilités de collision lors des passages les plus rapprochés d'Apophis de la Terre. Les probabilités de collision Prédictions pour 2029 et 2036 La société Astrium du consortium européen EADS avait proposé en 2013 de lancer une sonde spatiale qui devait rencontrer Apophis lorsqu'il serait à moins de 66 millions de kilomètres de la Terre. Mais ce projet fut abandonné. La même année le CNES proposa une mission vers Apophis pour son prochain passage attendu le 13 avril 2029. D'autres groupes ont repris cette idée du fait que la Planetary Society a offert un prix de 50000$ à l'auteur du projet qui serait retenu pour une mission spatiale. Le premier prix fut remporté par une équipe américaine.
"Il est impératif de rassembler des données sur Apophis dès que nous pouvons, parce qu'une fois que nous saurons qu'il est sur une trajectoire de collision avec la Terre, la manière la plus sûre d'éviter le désastre sera de pousser du coude l'astéroïde afin qu'il change d'orbite", a déclaré Mike Healy, directeur du département astronautique d'Astrium. "Si nous attendons trop longtemps, il sera impossible de construire un vaisseau spatial assez puissant pour modifier sa trajectoire. Dans le meilleur des cas, nous devrions le repousser avant 2025 pour être certain qu'il nous manque", a-t-il encore précisé. Néanmoins, à l'époque il restait une inconnue pour 2029, lorsqu'Apophis s'approchera suffisamment près de la Terre pour être dévié de sa trajectoire. Si cette déviation le fait passer par un point particulier de l'espace baptisé "le trou de la serrure", il risque de percuter la Terre lors de son prochain passage en 2036. Mais rien n'est confirmé. En 2007, les astronomes avait calculé qu'Apophis avait 1 chance sur 5500 de passer par "le trou de la serrure", qui correspond à une zone de l'espace qui s'étend sur 600 mètres. L'éventuel impact qui en résulterait est prévu le 13 avril 2036 et aurait 1 chance sur 12000 de se produire. A partir des données recueillies en décembre 2004, les calculs de probabilités indiquaient qu'Apophis avait 2.7% de (mal)chance de percuter la Terre en 2029. Cette probabilité est tombée à 2.4% en 2013 (cf. D.Farnocchia et al., 2013). De nouvelles mesures ont encore réduit ce risque. En moyenne, une PHA de la taille d'Apophis rencontre la Terre à moins de 0.1 distance lunaire soit moins de ~40000 km une fois tous les 7500 ans (cf. D.Farnocchia et al., 2021). Comme le résuma bien Elon Musk dans un tweet : "on ne devrait pas s'inquiéter de celui-ci en particulier, mais un gros rocher frappera finalement la Terre et actuellement nous n'avons aucune défense."
Selon les dernières simulations, Apophis frôlera la Terre le vendredi 13 avril 2029 à environ 31860 km de la surface (en théorie 31900 ±750 km), à hauteur de l'orbite des satellites de communication en orbite géosynchrone (cf. NASA et D.N. DellaGiustina1 et al., 2023). Il sera visible à la magnitude +8.15 dans pratiquement tous les instruments d'astronomie d'au moins 50 mm de diamètre grossissant au moins 10x, y compris dans des jumelles 10x50 (dans de bonnes conditions elles atteignent la magnitude +9 à +9.5). Selon Tholen précité, "nous savons depuis un certain temps qu'un impact avec la Terre n'est pas possible lors de l'approche rapprochée de 2029." Les journalistes ne manqueront pas l'opportunité pour filmer son passage en direct à la télévision, un évènement unique dans l'histoire humaine. Si près de la Terre, Apophis subira des effets gravitationnels de marée intenses qui le dévieront de sa trajectoire et le renverront dans l'espace jusqu'à son prochain passage prévu en 2068. Prédictions pour 2068 Début 2020, Tholen et ses collègues ont repéré Apophis à la 21e magnitude grâce au télescope Subaru de 8.20 m installé à Hawaï. Il se situait à 0.5 UA de la Terre soit 75 millions de km. Sa position était légèrement différente des prévisions. Les astronomes ont déterminé qu'il avait pris de la vitesse suite à l'effet Yarkovsky ou effet YORP. Pour rappel, lorsqu'un corps tel un astéroïde est exposé au rayonnement d'une étoile, en l'occurence du Soleil, il absorbe son rayonnement et le réémet sous forme de chaleur qui agit comme un minuscule propulseur. Cette émission produit une lente dérive de sa trajectoire qui modifie le grand axe de son orbite. L'effet Yarkovsky peut affecter des astéroïdes à des centaines d'unités astronomiques du Soleil soit beaucoup plus loin que Pluton. Pour un corps de 500 m de longueur, l'effet se manifeste jusqu'à environ 50 UA.
Avant que les astronomes ne découvrent qu'Apophis subissait cet effet, cet astéroïde n'avait aucune chance d'entrer en collision avec la Terre en 2068. Mais en tenant compte de l'effet Yarkovsky, les chercheurs ont changé d'avis bien que le résultat soit peu différent. Selon Tholen, "Les nouvelles observations que nous avons obtenues avec le télescope Subaru plus tôt cette année étaient assez bonnes pour révéler l'accélération Yarkovsky d'Apophis, et elles montrent que l'astéroïde s'éloigne d'une orbite purement gravitationnelle d'environ 170 mètres par an, ce qui est suffisant pour maintenir le scénario d'impact de 2068 en jeu". En 2020, Apophis représentait la troisième plus grande menace dans le tableau des risques du programme de surveillance des NEO de la NASA, derrière Bennu et 1950 DA. Selon les simulations réalisées en 2020, Apophis avait une chance sur 110000 de frapper la Terre en 2068, mais Tholen estimait que les chances sont plus proches de 1 sur 530000 si on tient compte de l'effet Yarkovsky. De nouvelles simulations réalisées en février 2021 indiquaient qu'Apophis avait une chance sur 380000 de frapper la Terre en 2068. En théorie, si le risque de collision n'est pas nul, en pratique c'est tout comme. Les chercheurs précisaient néanmoins que d'autres observations visant à affiner l'amplitude de l'effet Yarkovksy et la façon dont il affecte l'orbite d'Apophis étaient en cours. Dans tous les cas le risque d'impact diminuait. En fait, à cette date nous avions plus de (mal)chance ou de risque de mourir dans un accident de voiture, d'avion ou même noyé dans certains pays que d'être percuté par Apophis ou tout autre astéroïde ! A lire : Predicting Apophis' Earth Encounters in 2029 and 2036 (NASA) Asteroid 99942 Apophis Position and Finder Charts
Le 6 mars 2021 Apophis se rapprocha à 0.11265 UA soit 16.85 millions de km de la Terre et présenta une magnitude de +16 (cf. cette vidéo et l'animation du Catalina Sky Survey). Profitant de cette opportunité, les astronomes utilisèrent les antennes de Goldstone du réseau DSN de la NASA et de l'Observatoire de Green Bank pour affiner ses données orbitales. Après trois jours d'observations, ils sont arrivés à la conclusion que toute collision avec la Terre était écartée au moins pour les 100 prochaines années. Comme le confirme l'ESA, Apophis a donc été retiré de la liste des NEO à risque (cf. NEOCC). Ouf ! Quant aux dizaines d'autres NEO les plus menaçants, selon les données actuelles (2024) le risque d'impact est de 0 sur l'échelle de Turin qui va jusqu'à 9, c'est-à-dire sans conséquence. Nous voilà rassuré jusqu'au prochain siècle. Il faut rappeler qu'en vertu des "lois du chaos" qui interviennent dans la mécanique céleste et notamment la grande sensibilité des orbites planétaires aux conditions initiales, les perturbations gravitationnelles engendrées par les autres corps du système solaire et les effets thermiques, il est impossible de préciser la position future des NEO dont Apophis avec une précision absolue, d'où le recours aux probabilités et la nécessité d'effectuer des observations régulières pour préciser leur trajectoire future. A présent, Apophis s'éloigne à nouveau de la Terre et se trouvera à plus de 2 UA en septembre 2024 présentant une magnitude de +21.94 puis reviendra lentement vers la Terre. Les projets de défense Si le risque d'un near-miss devenait trop élevé, reste à savoir si nous allons compter sur le savoir-faire des foreurs de fond de Bruce Willis ou plutôt envisager une approche scientifique de cet astéroïde. En 2007, plus de 100 équipes de 25 pays ont présenté leur projet à la Planetary Society et le gagnant pourrait être choisi par la NASA et l'ESA qui développeront ensemble son projet. Parmi ceux-ci, il y a la construction d'un immense aimant qui permettrait d'attirer l'astéroïde et de l'écarter suffisamment de sa trajectoire pour éviter tout risque de collision. On peut également percuter Apophis avec des sondes spatiales relativement massives afin de le dévier graduellement de sa trajectoire. Dans les deux cas, si on s'y prend suffisamment tôt (avant 2025) un déplacement inférieur à 1° permettrait d'éviter la catastrophe. Lancer des fusées équipées de missiles à tête nucléaire ou chargées de bombes atomiques pour tenter de briser l'astéroïde est exclu en raison des risques d'accidents et du fait qu'Apophis est tout de même un objet en fer, très dense et résistant. Quant au forage à la "Armagedon" où l'explosion à la "Deep Impact", c'est théoriquement possible, tout comme l'idée de repousser l'astéroïde avec des moteurs fusées par exemple, mais ces projets sont très ambitieux et très chers, quoique le prix devienne relatif lorsque des vies humaines sont en jeu. Au cours du symposium annuel de l'Air Force Association qui s'est tenu le 17 septembre 2018, Gwynne Shotwell, présidente et directrice opérationnelle de SpaceX rapporta qu'on lui avait posé une question qu'elle n'avait jamais entendue auparavant : "SpaceX lancera-t-il des armes militaires?" Sa réponse fut : "Si c’est pour la défense de ce pays, oui, je pense que nous le ferions." (cf. Spacenews, 2018). Rappelons que SpaceX a déjà signé des contrats avec le Pentagone, notamment pour lancer des satellites-espions. Plus récemment, des ingénieurs britanniques ont dévoilé les avant-projets d'un satellite qui devrait traquer et surveiller Apophis, jusqu'au jour où les gouvernements se décideront à écarter définitivement ce danger de notre ciel. Calculez l'effet d'un impact : Earth Impact Effects Program, Imperial College London
Les conséquences d'une collision Apophis se déplace à 5 km/s (18000 km/h) sur une orbite voisine de celle de la Terre. Imaginons qu'il suive une orbite de collision avec la Terre. Attiré par sa gravité, sa vitesse passera à plus de 12 km/s (43200 km/h) au moment de l'impact.
Si Apophis est bien une chondrite, sous l'impact il dégagerait une énergie équivalente à au moins 876 MT de TNT soit 58400 fois l'explosion de la bombe atomique d'Hiroshima. Statistiquement, un tel évènement se produit tous les 25000 ans environ et provoque un cratère de... 5 km de diamètre. Au mieux, Apophis tombera sur la terre ferme et dans un lieu inhabité, et ils sont encore nombreux. S'il atteint les basses couches de l'atmosphère sans se fragmenter (ce qui sera sans doute le cas s'il s'agit d'une sidérite), il percutera le sol en formant un cratère comme celui de Barringer, le fameux "Meteor Crater" visible en Arizona (diam. 1186 m), en éjectant des milliers de tonnes de débris dans un rayon de plusieurs dizaines de kilomètres ainsi que de la poussière et probablement des roches en fusion dans l'atmosphère. Cela provoquera de belles lueurs crépusculaires rougeâtres mais sans doute pas de refroidissement de la troposphère. Dans tous les autres scénarii, l'impact d'Apophis sur Terre sera catastrophique mais ne provoquera jamais l'extinction de l'humanité. S'il tombe dans une région très peuplée, dans une mégapole côtière par exemple (New York, Londres, Tokyo, Singapour, Shanghai, etc.), il pourrait tuer des centaines de millions de personnes et réduire à néant l'économie de certains pays. Selon les experts, l'effet le plus catastrophique sera induit par les ejecta (poussière et lave en fusion) qui seront projetés jusqu'à la stratosphère. En effet, en retombant lentement au sol, après une première période de surchauffe de l'atmosphère qui bouleversera localement l'écosystème, la poussière en suspension brassée par les masses d'air recouvrira un tel volume qu'elle empêchera le rayonnement solaire d'atteindre le sol à l'échelle du continent. Dans le pire scénario, nous pourrions assister à un hiver qui perdurera plusieurs saisons avec toutes les conséquences socio-économiques qu'un tel changement climatique entraînera. Il faut toutefois tempérer l'amplitude de ces effets vu la petite taille de l'astéroïde. Mais il est probable que la température moyenne du globe chutera temporairement de plusieurs degrés avec des effets adoucis dans les régions situées en bordure de mer.
Si Apophis tombe dans l'océan, il va générer un tsunami. Une simulation faite dans l'est du Pacifique indique que la grande vague mesurera 17 mètres de hauteur et déferlera à 100 km/h sur la Californie ! Elle noyera les mégapoles de San Francisco et de Los Angeles jusqu'au 4e étage avant de se retirer avec son lot de cadavres et de débris. Heureusement, le flux et le reflux de la vague n'affecteront pas les constructions en béton. La Silicon Valley sera également à l'abri grâce au relief qui la protège sur son versant ouest. Il est bien entendu que si le scénario catastrophe se confirme, la population locale sera évacuée. Mais on ne déplace pas des millions de personnes comme des marionnettes ni même n'importe où, d'autant moins que la reconstruction durera des années. Dans le pire scénario, cette collision et les modifications climatiques qui en résulteraient pourraient non seulement tuer des millions de personnes mais éliminer également une partie de la faune et de la flore locale. Ceci dit, la catastrophe éventuelle ne sera jamais comparable à celle qui conduisit à l'extinction des dinosaures où un astéroïde de la famille Baptistina de 10 km de diamètre percuta la Terre il y a 65 millions d'année ! Apophis est tout de même 50 fois plus petit que cet "exterminateur". Mais pas de panique, nous savons aujourd'hui que nous n'avons rien à redouter d'Apophis pendant un siècle. D'ici là, nous aurons bien le temps d'en apprendre plus sur sa composition et de trouver un moyen d'éventuellement le dévier de sa trajectoire s'il devenait menaçant. Plus que jamais, si les fatalistes estiment que notre destin est inscrit dans le ciel, les scientifiques confirment que l'avenir est entre nos mains. Pour plus d'informations Apophis In depth, NASA Apophis, JPL/NEO Predicting Apophis' Earth Encounters in 2029 and 2036, NASA Sentry: Earth Impact Monitoring, CNEOS/NASA Asteroid 99942 Apophis Position and Finder Charts Earth Impact Effects Program, Imperial College London (simulateur) Asteroid Launcher (simulateur) Etude de la dynamique des astéroïdes géocroiseurs : Application à (99942) Apophis, (thèse), David Bancelin, 2012. Retour aux Histoires d'impacts Retour aux astéroïdes et autres petits corps
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