D’après les derniers résultats du radar CONSERT sur Rosetta, les comètes sont principalement composées de poussières riches en matériau carboné

Mardi, 7 mars 2017

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 de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (CNRS/Université Grenoble Alpes), du Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (CNRS/Université Pierre et Marie Curie/Université Versailles St-Quentin) et de l'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (CNRS/Université de Toulouse Paul Sabatier) sont fortement impliqués.

Le radar bistatique CONSERT, installé sur la sonde Rosetta et sur l’atterrisseur 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 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 (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.


Diagramme de la permittivité de la matière 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 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 déterminée par CONSERT, ainsi qu’avec d’autres résultats relatifs à la densité (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 (poussières) en volume. Crédits : MNRAS

Contacts scientifiques :

  • Alain Herique, Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble, +334 76 51 41 73, alain [dot] herique [at] univ-grenoble-alpes [dot] fr
  • Wlodek Kofman,  Institut de Planetologie et d'Astrophysique de Grenoble, +334 76 51 41 47, wlodek [dot] kofman [at] univ-grenoble-alpes [dot] fr
Note(s): 

1-Mon Not R Astron Soc (2016) 462 (Suppl_1): S516-S532

2-Kofman W., et al., 2015, Science, 349, 6247, aaa0639

3-Sierks H., et al., 2015, Science, 347, aaa1044

4-Pätzold M., et al., 2016, Nature, 530, 63

5-Rotundi A., et al., 2015 , Science, 347, aaa3905

6-Brouet Y. et al., 2016, MNRAS, S1, 89

7-Herique A. et al., 2002, Planet. Space Sci., 50, 857

8-Heggy et al.,  2012, ICARUS, 221(2), pp. 925–939

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