Rosetta: les comètes composées de poussières riche en carbone

Publié par Redbran le 15/03/2017 à 00:00
Source: CNRS-INSU
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Les mesures de l'expérience CONSERT de la mission Rosetta ont permis pour la première fois d'observer l'intérieur d'une comète et d'estimer la composition moyenne du noyau. Cette étude décisive montre que les comètes sont principalement composées de poussières riches en matériau carboné. Ce travail a été publié, le 7 mars 2017 dans le journal MNRAS (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) édité par Oxford University Press1. Il a été mené par une équipe dans laquelle des chercheurs français de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de Planétologie (La planétologie est la science de l'étude des planètes. La discipline recouvre de nombreuses...) et d'Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...) de Grenoble (CNRS/Université Grenoble Alpes), du Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) Spatiales (CNRS/Université Pierre et Marie Curie/Université Versailles St-Quentin) et de l'Institut de Recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) en Astrophysique et Planétologie (CNRS/Université de Toulouse Paul Sabatier) sont fortement impliqués.


Diagramme de la permittivité (La permittivité, plus précisément permittivité diélectrique, est une...) de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) réfractaire en fonction de la proportion volumique de glace (axe vert) de poussière (axe bleu) et de la porosité (axe rouge): l'échelle de couleur représente la valeur de permittivité maximale que peut avoir la matière réfractaire de la comète 67P/C-G pour donner un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses...) poussière glace et poussière de permittivité 1.27. Ce diagramme montre qu'un mélange constitué en volume de 75% de matière carbonée et de 25% de minéraux (limite rouge sur le graphique) est compatible avec la constante diélectrique (La constante diélectrique ou constante électrique, également nommée permittivité du vide ou...) déterminée par CONSERT, ainsi qu'avec d'autres résultats relatifs à la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) (limites vertes) et au rapport poussières / glaces (limites bleue). Le noyau de la comète doit alors être très poreux (72-87%), avec 6 à 12% de glaces et 16 à 21% de matériau réfractaire (Matériau réfractaire est un terme technique signalant une résistance à une...) (poussières) en volume. Crédits: MNRAS
Le radar bistatique (Un radar bistatique est un radar dont l'émetteur et le récepteur sont séparés....) CONSERT, installé sur la sonde Rosetta (Rosetta est une sonde spatiale conçue par l'Agence spatiale européenne (ESA), ayant pour objectif...) et sur l'atterrisseur (Un atterrisseur (lander en anglais) désigne en dans le domaine de l'astronautique un engin...) Philae avait exploré l'intérieur d'un noyau cométaire, plus exactement le petit lobe du noyau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, en novembre 2014. Ces mesures exceptionnelles ont établi (Kofman et al, Science, 2015)2, à partir de la vitesse de propagation des ondes (La propagation des ondes est un domaine de la physique s'intéressant aux déplacements des ondes...) dans ce milieu, que la constante diélectrique moyenne est de (1,27 ± 0,5), ce qui n'est que peu supérieur à 1, la constante diélectrique du vide. Cette très faible valeur indique que le milieu est extrêmement poreux, comme le confirme sa faible masse volumique (La masse volumique est une grandeur physique qui caractérise la masse d'un matériau par...) (de l'ordre de 0.53 g cm-3, Sierks et al, 20153, Pätzold et al., 20164). Compte tenu du rapport massique poussières / glaces élevé de 2 à 6 (Rotundi et al., 20155), la porosité estimée est de l'ordre de 80% (Kofman et al, Science, 2015).

Les études actuelles s'appuient sur une interprétation plus précise de la constante diélectrique du noyau (proche de 1,27) à partir de mesures en laboratoire de la permittivité de glaces (d'eau, de monoxyde et de dioxyde de carbone) et de minéraux ainsi que d'analogue de matériaux cométaires (Brouet et al., 20166 ; Herique et al, 20027 ; Heggy et al., 20128). Cette analyse, utilise les formules de mélanges de matériaux diélectriques ainsi que les estimations de la densité et du rapport poussières / glaces pour montrer que la fraction réfractaire doit avec une permittivité faible pour pouvoir expliquer la constante diélectrique mesurée par CONSERT. Ces résultats permettent d'exclure que les particules de poussière cométaire aient une composition essentiellement minérale. Les modèles proposés pour la composition de l'intérieur du noyau permettent d'affirmer que la matière carbonée est largement présente, correspondant jusqu'à 75% en volume dans la composition des poussières.

Ces nouveaux résultats changent de la vision classique d'une comète "boule de neige sale". Ils suggèrent que la comète cible de la mission Rosetta (et probablement aussi les autres comètes) présente une fraction considérable de matériau carboné au niveau de ses poussières. Cette conclusion renforce sensiblement les hypothèses selon lesquelles la composante réfractaire des comètes, par sa composition et sa structure, aurait pu contribuer à l'émergence de la vie sur Terre.

Référence publication:
Cosmochemical implications of CONSERT permittivity characterization of 67P/CG, MNRAS, 7 mars 2017

Contacts scientifiques:
- Alain Herique, Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble, +334 76 51 41 73, alain herique univ-grenoble-alpes
- Wlodek Kofman, Institut de Planetologie et d'Astrophysique de Grenoble, +334 76 51 41 47, wlodek kofman univ-grenoble-alpes
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