L’astéroïde (21) Lutetia est un objet ancien, vestige des planétésimaux primordiaux dont sont formées toutes les planètes du Système solaire. Sa surface très complexe a une composition particulière, sans doute un mélange de différents types de matériaux agrégés à la suite d’impacts. Ceci est la conclusion tirée par des chercheurs, parmi lesquels dix scientifiques du LESIA, qui ont analysé les données acquises par la sonde Rosetta lors de son survol de l’astéroïde le 10 Juillet 2010. Les résultats scientifiques obtenus avec la caméra et le spectro-imageur infrarouge sont publiés dans deux articles de la revue Science du 28 octobre 2011.
La mission Rosetta de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) a été lancée en 2004 pour un rendez-vous avec la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko en 2014. Au cours de son voyage vers la comète, la sonde a effectué trois survols de la Terre et un de Mars pour profiter de leur assistance gravitationnelle, et a survolé deux astéroïdes, (2867) Steins et (21) Lutetia. Rosetta a approché Lutetia le 10 Juillet 2010 à une distance de 3170 km avec une vitesse relative de 15 km/s. Les images obtenues par la caméra OSIRIS (Optical, Spectroscopic and Infrared Remote Imaging System) révèlent un objet d’environ 120x100 km à la géologie complexe et d’une densité très élevée pour un astéroïde. La forme irrégulière de Lutetia semble résulter d’une longue histoire collisionnelle : le bombardement par des astéroïdes plus petits a produit de nombreux cratères de plusieurs dizaines de kilomètres, jusqu’à 55 km. Néanmoins, certaines régions jeunes, très lisses, sont également présentes. La région du pôle Nord est ainsi couverte par une épaisse couche de régolite où se développent des glissements de terrain importants, sous l’effet de l’activité sismique liée aux impacts.
La présence à l’intérieur des cratères de gros rochers isolés indique un mécanisme d’impact complexe. Les images montrent des variations d’albédo notables et une grande variété de structures géologiques : puits, chaînes de cratères, crêtes, escarpements et larges plaines récentes. Sa géologie complexe, l’âge de la surface et la densité élevée suggèrent que Lutetia est probablement un vestige des planétésimaux qui ont formé les planètes du Système solaire il y a 4,5 milliards d’années.
Les spectres obtenus avec l’instrument VIRTIS (Visible, Infrared and Thermal Imaging Spectrometer) sur l’hémisphère nord ne montrent aucune absorption minéralogique, en particulier silicates ferreux ou minéraux hydratés. La température maximale mesurée est de 245 K ; la comparaison avec des modèles théoriques implique que la surface de l’astéroïde est recouverte d’un régolite épais, très isolant. Les spectres sont compatibles avec une composition similaire à celles de certaines météorites primordiales, chondrites carbonées ou chondrites à enstatite.
Cependant, après le survol de Rosetta, la composition de Lutetia reste une énigme. La valeur intermédiaire de l’albédo et les propriétés spectrales observées depuis la Terre ou des télescopes orbitaux (Herschel et Spitzer) ont conduit à des discussions animées entre experts ces dernières années, les informations disponibles ne permettant pas de distinguer entre une composition carbonée (objet primitif) ou métallique (noyau d’un planétésimal différentié, puis pulvérisé). L’ensemble des données disponibles montre que Lutetia est différent de tous les astéroïdes observés jusqu’à présent depuis la Terre ou visités par des sondes spatiales.
