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Le bombardement radiolytique des grains de glace d'eau dans la nébuleuse protosolaire est insuffisant pour expliquer la grande quantité d'oxygène moléculaire détectée par la mission Rosetta dans la chevelure de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Ce résultat implique que l'oxygène cométaire a forcément été produit dans le milieu interstellaire, à une époque antérieure à la genèse de la nébuleuse protosolaire et des planétésimaux à partir desquels les corps du système solaire se sont formés. C'est la conclusion de l'étude publiée dans la revue The Astrophysical Journal par une équipe internationale de chercheurs pilotée par des scientifiques du Laboratoire d'Astrophysique de Marseille.
Illustration du transport vertical des petits grains de glaces vers des régions du disque où l'irradiation est forte et favorise la formation de l'oxygène moléculaire. Les grains de glaces restent concentrés dans le plan médian du disque à cause de la sédimentation gravitationnelle et de la friction avec le gaz.
L'efficacité de la radiolyse de la glace d'eau, mécanisme très connu pour produire de l'oxygène moléculaire, a été étudiée dans le contexte du bombardement des grains de glaces précurseurs des comètes par les rayons cosmiques pendant leur phase de résidence dans la nébuleuse protosolaire. Du fait de leur taille microscopique, les grains de glaces sont brassés verticalement par la turbulence dans la nébuleuse protosolaire, et accomplissent des cycles de transports verticaux entre le plan médian du disque et ses couches supérieures, lesquelles sont beaucoup moins denses. Par conséquent, ces grains de glaces ont passé une fraction non négligeable de leur vie dans les régions supérieures du disque, dans lesquelles l'irradiation par les rayons cosmiques était importante.
Toutefois, les calculs des chercheurs montrent que, même si une fraction significative des particules glacées a suivi un cycle de va-et-vient vers les couches supérieures du disque pendant plus de 10 millions d'années, une échelle de temps qui dépasse très probablement celle correspondant à la durée de formation de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, la quantité d'oxygène moléculaire produite par l'irradiation est inférieure d'au moins deux ordres de grandeur par rapport aux observations de la sonde Rosetta. Ce résultat implique que le scénario le plus probable demeure la formation de l'oxygène moléculaire dans les environnements de faible densité, tels que le nuage présolaire, avant la genèse de la nébuleuse protosolaire.
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