Rosetta détecte de la matière carbonée macromoléculaire dans les particules de poussière de la comète

Par Gaëlle Degrez / Publié le 9 septembre 2016

A quelques semaines de la fin de la mission Rosetta et après l’analyse de plusieurs mois de données collectées par l’instrument COSIMA, un spectromètre de masse se trouvant sur la sonde Rosetta, l’équipe de scientifiques constituée autour de cet instrument, apporte la preuve de la présence d’une composante organique macromoléculaire dans les grains de poussières cométaires (1).

L’instrument COSIMA est sous responsabilité allemande (MPS Göttingen) avec une forte contribution instrumentale et scientifique française impliquant notamment des chercheurs de l'Institut d'Astrophysique Spatiale -IAS(CNRS/UPSud) et du Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière - CSNSM (CNRS/UPSud). COSIMA est une sorte de mini-laboratoire de physico-chimie permettant de collecter les particules de poussière cométaire à proximité du noyau de la comète Churyumov-Gerasimenko, les détecter et les prendre en photo grâce au microscope COSISCOPE, réalisé à l’IAS (responsabilité de niveau co-PI ), et les analyser par spectrométrie de masse par d’émission d’ions secondaires couplée à un temps de vol (ToF-SIMS).


Images de deux grains cométaires, appelées Kenneth et Juliette, collectées et analysées par l’instrument COSIMA, et dans lesquelles des macromolécules organiques ont été détectées. © ESA/Rosetta/MPS for COSIMA Team MPS/CSNSM/UNIBW/TUORLA/IWF/IAS/ESA/BUW/MPE/LPC2E/LCM/FMI/UTU/LISA/UOFC/vH&S/ Fray et al (2016)

D'énormes molécules carbonées

Dans l’étude récemment publiées dans Nature, l’équipe de scientifiques de l’expérience COSIMA, qui comprend 3 co-investigateurs de l'Université Paris Sud, s’est focalisée sur l’identification de la matière carbonée composant la poussière de la comète Churyumov-Gerasimenko. Les co-auteurs se sont basés sur la comparaison des spectres de grains cométaires mesurés par COSIMA avec des spectres obtenus en laboratoire sur des composés organiques de référence, synthétiques et issus de météorites et micrométéorites. Cela a permis de conclure que la matière carbonée cométaire détectée est de structure macromoléculaire.


Comparaison entre un spectre de masse mesuré par l’instrument COSIMA de la sonde Rosetta sur le grain cométaire Kenneth, et des macromolécules (IOM, Insoluble Organic Matter) extraites de la météorite de Murchison. Les spectres rouges sont mesurés sur les échantillons, et les spectres noirs à proximité, comme références instrumentales. Les IOM météoritiques sont les seules molécules de la bibliothèque de spectres de références de l’instrument présentant une similarité avec les échantillons cométaires. La comparaison entre l’intensité des pics attribués à CH+, CH2+ et CH3+ et l’intensité du pic attribué à C+ dans les deux échantillons laisse penser que la matière cométaire est plus riche en hydrogène, et donc plus primitive que la matière météoritique connue à ce jour. © ESA/Rosetta/MPS for COSIMA Team MPS/CSNSM/UNIBW/TUORLA/IWF/IAS/ESA/BUW/MPE/LPC2E/LCM/FMI/UTU/LISA/UOFC/vH&S/ Fray et al (2016)

Améliorer les scénarios de formation de la matière dans le système solaire

Ce résultat était très attendu par la communauté scientifique. En effet, cette matière carbonée macromoléculaire pourrait expliquer, au moins en partie, la couleur sombre de la surface de la comète observée notamment par les caméras panoramiques du robot Philae (CIVA-P) sous responsabilité IAS. D’après les analyses effectuées par COSIMA, cette matière carbonée détectée dans la poussière cométaire se rapproche de la matière organique macromoléculaire dite « insoluble » extraite de certains matériaux extraterrestres analysés en laboratoire (météorites et micrométéorites carbonées, et poussières interplanétaires). Elle est aussi en accord avec certaines simulations expérimentales portant sur l’évolution des glaces sous irradiation, réalisées notamment par l’équipe « Astrochimie et origines » de l’IAS, et qui conduisent à former de la matière organique complexe plus ou moins réticulées suivant les conditions expérimentales appliquées. Ces contraintes observationnelles associées aux simulations et aux analyses en laboratoire vont permettre d’améliorer les scénarios de formation et d’évolution de la matière organique dans la nébuleuse solaire primitive.

Article : http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature19320.html

Fray, N., Bardyn, A., Cottin, H., Altwegg, K., Baklouti, D., Briois, C., Colangeli, L., Engrand, C., Fischer, H., Glasmachers, A., Grün, E., Haerendel, G., Henkel, H., Höfner, H., Hornung, K., Jessberger, E.K., Koch, A., Krüger, H., Langevin, Y., Lehto, H., Lehto, K., Le Roy, L., Merouane, S., Modica, P., Orthous-Daunay, F.-R., Paquette, J., Raulin, F., Rynö, J., Schulz, R., Silén, J., Siljeström, S., Steiger, W., Stenzel, O., Stephan, T., Thirkell, L., Thomas, R., Torkar, K., Varmuza, K., Wanczek, K.-P., Zaprudin, B., Kissel, J. and Hilchenbach, M. (In press) High-molecular-weight organic matter in the particles of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Nature (http://dx.doi.org/10.1038/nature19320)

Dernière modification le 9 septembre 2016