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Rosetta regarde la comète perdre son manteau poussiéreux

Rosetta apporte une perspective unique sur le cycle de vie de la surface poussiéreuse d’une comète, l’observant se débarrasser de son manteau poussiéreux qui s’est accumulé au cours des quatre dernières années.

L’instrument COSIMA (pour COmetary Secondary Ion Mass Analyser) – l’une des trois expériences d’analyse de poussières à bord de l’orbiteur de Rosetta - a commencé à recueillir, photographier et mesurer la composition chimiques des particules de poussières de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko peu après l’arrivée de la sonde spatiale Rosetta dans son environnement proche en août 2014.

La principale découverte des premières analyses de COSIMA est présentée dans la revue Nature. L’étude couvre la période de collecte effectuée entre août et octobre, alors que la comète (qui continue de se rapprocher du Soleil) se trouvait entre 535 millions et 450 millions de kilomètres du soleil. Pendant cette période, Rosetta a été en orbite autour de la comète à des distances de 30 km ou moins.

Lors de sa plus proche approche, en août 2015, Rosetta et la comète seront à 186 millions de kilomètres du Soleil, soit entre les orbites de la Terre et de Mars.

"Nous avons constaté que les premières particules de poussière libérées lorsque la comète a commencé à redevenir active sont « floconneuses » ; elles ne contiennent pas de glace, mais contiennent vraiment beaucoup de sodium. Nous avons trouvé le matériau d’origine des particules de poussières interplanétaires », explique l’auteur principal de l’article, Rita Schulz, de l’ESA/ESTEC.

Les scientifiques de COSIMA ont regardé la façon dont les gros grains de poussière se sont disloqués lors de la collecte sur les cibles métalliques de l’instrument, typiquement à de faibles vitesses de 1-10 m/s. Les grains, de tailles initiales supérieures à 50 µm de diamètre, se sont fragmentés ou légèrement brisés lors de la collecte.

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Présentation du grain de poussière émietté Eloi (a) et le grain de poussière brisé Arvid (b) collectés entre le 25 et 31 octobre 2014. Pour les deux grains, l’image est montrée deux fois sous deux conditions d’éclairage rasants différentes : l’image du haut est éclairée par la droite, l’image du bas par la gauche. La luminosité est ajustée pour souligner l’ombre, afin de déterminer la hauteur du grain de poussière. Eloi atteint donc environ 100 µm au dessus de la plaque de cible ; et Arvid environ 60 µm. Les deux petits grains à l’extrême droite de l’image (b) ne font pas partie de l’agglomérat. Ces grains « floconneux » devraient provenir de la couche de poussière accumulée sur la surface de la comète depuis son dernier passage près du Soleil, et seront bientôt perdus dans la coma.

Le fait que les grains se fragmentent si facilement signifie que les différents constituants sont faiblement liés entre eux. En outre, s’ils avaient contenu de la glace, ils ne se seraient pas brisés, les composants glacés se seraient évaporés peu de temps après avoir touché la plaque collectrice, laissant des vides dans ce qui reste. En comparaison, si un grain de glace pure avait touché l’une des cibles collectrices, une tache sombre serait alors visible sur la cible.

"Nous estimons que ces grains « floconneux » recueillis par Rosetta proviennent de la couche de poussière accumulée sur la surface de la comète depuis sa dernière approche près du Soleil", explique Martin Hilchenbach, l’investigateur principal de l’instrument COSIMA à l’Institut Max-Planck pour la Recherche de Système Solaire en Allemagne.

"C’est seulement maintenant en raison de l’activité de la comète qui augmente de nouveau, que nous constatons le retrait cette couche, et nous nous attendons à ce qu’elle évolue en une phase plus riche en glace dans les prochains mois."

Les grains détectés sont retombés sur la surface de la comète après son dernier passage au périhélie en 2009, lorsque la sublimation de la surface s’est affaiblie et que ce flux de gaz n’était plus suffisant pour soulever les grains de poussière. Durant les 4 années de voyage où la comète s’éloignait du Soleil, le gaz a continué à être relâché en de très faibles proportions, provenant de couches plus profondes. Le noyau de la comète « se desséchait » non seulement à la surface, mais aussi en dessous.

Alors que la comète se réchauffe à nouveau, la production des gaz augmente, et les grains qui composent les couches sèches sont soulevés dans la coma. Lorsque l’énergie solaire incidente sera suffisamment élevée pour enlever toute la vieille poussière, de la matière plus fraîche sera exposée à la surface.

"Une grande partie du manteau de poussière de la comète 67P/CG devrait en fait être maintenant perdu, et nous serons bientôt à la recherche de grains avec des propriétés très différentes", dit Rita Schulz.

Enfin, lorsque la comète 67P/CG s’éloignera de nouveau en direction du système solaire externe, le manteau de poussière de la comète redeviendra de nouveau pauvre en glaces, et le cycle recommencera.

L’étude a également révélé la présence de matériaux parents des particules de poussières interplanétaires (IDPs en anglais – ou micrométéorites). Certaines IDPs cométaires sont apportées sur terre lors des pluies d’étoiles filantes, comme par exemple celles des Perséides et des Léonides, qui proviennent respectivement des comètes 109P/Swift-Tuttle et 55P/Tempel-Tuttle. Les études des grains de 67P/CG libéré de l’ancien manteau ont montré des similarités avec les IDPs - micrométéorites.

"Les observations de la poussière près du noyau de la comète par Rosetta sont cruciales pour nous aider à relier ensemble ce qui se produit à très petite échelle avec ce que nous voyons à plus grande échelle, la perte de poussière dans la chevelure et la queue de gaz et poussière de la comète", dit Matt Taylor, responsable scientifique du projet Rosetta à l’ESA.

En savoir plus sur Rosetta

Rosetta est une mission de l’Agence Spatiale européenne (ASE, ESA en anglais) avec des contributions de ses États membres et de la NASA. Philae le module atterrisseur de Rosetta a été fourni par un consortium dirigé par le DLR, le MPS, le CNES et l’ASI. Rosetta est la première mission de l’histoire à prendre rendez-vous avec une comète. Elle a pour but d’accompagner (d’escorter) la comète durant presque une orbite complète autour du Soleil. Philae a été largué sur la comète le 12 Novembre 2014. Les comètes sont comme des capsules de temps contenant des documents du matériel primitif restant de l’époque de la formation du Soleil et des planètes. En étudiant le gaz, la poussière et la structure du noyau, et le matériel organique associé à la comète, à la fois par des observations à distance et des observations in situ, la mission Rosetta devrait devenir la clé pour débloquer les secrets de l’histoire et de l’évolution de notre système solaire.

Source : ESA - Traduction : LPC2E-CSNSM

COSIMA a été construit par un consortium mené par le Max-Planck-Institute für Extraterrestrische Physik (Garching, Germany) en collaboration avec le Laboratoire de Physique et Chimie de l’Environnement et de l’Espace, CNRS / Université d’Orléans (France), l’Institut d’Astrophysique Spatiale, CNRS / Université Paris Sud (Orsay, France), le Finnish Meteorological Institute (Helsinki, Finland), l’Université de Wuppertal (Wuppertal, Germany), la compagnie von Hoerner und Sulger GmbH (Schwetzingen, Germany), l’Université der Bundeswehr (Neubiberg, Germany), l’Institut für Physik, Forschungszentrum Seibersdorf (Seibersdorf, Austria), l’Institut für Weltraumforschung, la Österreichische Akademie der Wissenschaften (Graz, Austria) et est actuellement mené par le Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (Göttingen, Germany).