Rosetta livre de nouveaux secrets sur la composition de la comète Tchoury

Par Gaëlle Degrez / Publié le 1 décembre 2017

Une équipe scientifique internationale impliquant des chercheurs de l’Université Paris-Sud vient de déterminer la composition élémentaire des poussières de la comète Tchoury. Ces mesures révèlent l’un des matériaux les plus riches en carbone et les moins altéré jamais exploré. Ce carbone cométaire se trouve essentiellement sous forme de matière organique macromoléculaire et c’est donc principalement sous cette forme qu’il a pu être amené sur la Terre primitive par les comètes.


La surface du noyau cométaire vue par la sonde Rosetta. Les glaces condensées sous la surface s’échappent des profondeurs de la comète lorsque celle-ci est réchauffée à l’approche du Soleil. Les émissions de gaz produits entrainent avec eux des petites particules de matière qui peuvent être collectées et analysées à l’intérieur de la sonde Rosetta. Crédits photos : ESA /Rosetta /MPS for OSIRIS Team MPS /UPD /LAM /IAA /SSO /INTA /UPM /DASP /IDA

La sonde spatiale européenne Rosetta a navigué pendant deux ans autour du noyau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko (Tchoury) et l’a scrutée dans les moindres détails. Plus d’un an après la fin de la mission en septembre 2016, elle nous a déjà livré une multitude d’informations sur cette comète et son activité.

L’apparence de son noyau est maintenant connue presque dans les moindres détails. Sa surface est très sombre, très pauvre en glaces, changeante, et présentant une géomorphologie complexe (des failles, des falaises, des gouffres etc), mais le détail de sa composition chimique et en particulier la quantification de son contenu carboné, supposé être au moins en partie à l’origine de cette couleur sombre, restait jusqu’ici objet de débat et d’hypothèses.

Un an après avoir montré que la poussière de la comète contenait un matériau carboné de structure macromoléculaire, l’équipe scientifique de COSIMA, l’un des instruments scientifiques embarqués, a pu déterminer la composition élémentaire moyenne de ces poussières et ainsi déduire que ce matériau carboné macromoléculaire représente près de la moitié de la masse de ces particules cométaires. L’autre moitié est constituée essentiellement de minéraux silicatés anhydres. Les mesures de COSIMA qui se sont étalées sur les deux ans de la mission Rosetta montrent également que toutes les poussières analysées présentent une composition similaire, quelles que soient leur date de collecte, leur taille ou leur morphologie, ce qui laisse penser qu’il s’agit là d’une propriété générale à tout le noyau cométaire.

Une forme de mémoire préservée de notre Système solaire

Les comètes comme Tchoury (ou précédemment la comète Halley), sont donc parmi les objets les plus riches en carbone du Système Solaire. Les résultats obtenus à partir des mesures de COSIMA donnent un rapport d’abondance carbone sur silicium (C/Si) très proche du rapport solaire et indiquent l’absence d’une hydratation notable des phases minérales. Ces informations signent la nature primitive de la comète. Celle-ci a préservé quasiment intacte la matière qui s’est accrétée et lui a donné naissance. Les comètes sont donc bien une certaine forme de mémoire préservée de l’histoire ancienne de notre Système Solaire.


A gauche : la composition élémentaire moyenne des particules de poussière de la comète Tchoury. A droite : la répartition moyenne en masse des minéraux et du matériau organique dans ces poussières. Crédit : ESA /Rosetta /MPS for COSIMA Team MPS /CSNSM /UNIBW /TUORLA /IWF /IAS /ESA /BUW /MPE /LPC2E /LCM /FMI /UTU /LISA /UOFC /vH&S

 


Une image de COSISCOPE, le microscope de l’instrument COSIMA conçu et fabriqué à l’IAS. Cette photo montre une cible de collecte (1 cm x 1 cm) avec de minuscules fragments du noyau, de tailles allant jusqu’au millimètre, l’ayant impactée. Toutes ces poussières sont constituées d’un mélange intime à 50/50 (en masse) de minéraux silicatés et de matériau organique. Crédits photos : ESA /Rosetta /MPS for COSIMA Team MPS /CSNSM /UNIBW /TUORLA /IWF /IAS /ESA /BUW /MPE /LPC2E /LCM /FMI /UTU /LISA /UOFC /vH&S.

La nature du carbone cométaire délivré à la Terre primitive

Par ailleurs, au-delà de la grande diversité moléculaire observée pour la matière organique détectée en phase gazeuse, ces gaz et les glaces sublimées qui en sont à l’origine ne représentent qu’une très faible fraction de la matière cométaire totale. L’essentiel de la matière cométaire est constitué par ce mélange intime de minéraux et de matière carbonée semi-réfractaire mesuré dans les poussières.

Ainsi, les résultats de COSIMA montrent que la plus grande partie de la matière organique de la comète Tchoury se trouve sous la forme de matière carbonée macromoléculaire.

En conséquence, si les comètes ont joué un rôle dans l’apparition de la Vie sur notre planète en y apportant en particulier de la matière riche en carbone, c’est sous cette forme macromoléculaire complexe qu’elle y aura été essentiellement amenée.

Contact : Donia Baklouti – Institut d’Astrophysique Spatiale -IAS (UPSud/CNRS) - donia.baklouti @ ias.u-psud.fr

Références :
Bardyn A., Baklouti D., Cottin H., Fray N., Briois C., Paquette J., Stenzel O., Engrand C., Fischer H., Hornung K., Isnard R., Langevin Y., Lehto H., Le Roy L., Ligier N., Merouane S., Modica P., Orthous-Daunay F.-R., Rynö J., Schulz R., Silén J., Thirkell L., Varmuza K., Zaprudin B., Kissel J. and Hilchenbach M. (2017) Carbon-rich dust in comet 67P/Churyumov-Gerasimenko measured by COSIMA/Rosetta. Month. Not. Roy. Astr. Soc. DOI:10.1093/mnras/stx2640

 

COSIMA, un mini-laboratoire de physico-chimie
Le spectromètre de masse COSIMA est l’un des instruments se trouvant à bord de la sonde Rosetta. Il 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).



Dernière modification le 4 décembre 2017