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2020-01-20

Bien que la mission Rosetta soit terminée depuis trois ans, la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko n'a toujours pas révélé tous ses secrets. Juste avant que la mission ne touche à sa fin, une particule cométaire est entrée de façon inattendue dans l'instrument ROSINA/DFMS (normalement, seul le gaz de la comète aurait dû y entrer). Cet incident a permis aux scientifiques – y compris aux chercheurs de l’Institut royal d'Aéronomie Spatiale de Belgique (IASB) impliqué dans la construction de ROSINA/DFMS – de découvrir des composants moins volatils de la comète, notamment les sels d'ammonium. Cette découverte explique pourquoi les comètes semblent avoir peu d’azote : l’azote est piégé dans ces composants qu’on ne peut pas détecter à partir de la Terre. Les sels d’ammonium sont des substances énigmatiques puisqu’ils sont liés à la formation des éléments constitutifs de la vie.

Une aventure risquée pour Rosetta

Il y a trois ans, la sonde spatiale Rosetta de l'Agence Spatiale Européenne (ESA) a terminé sa mission d’étude de la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko par un crash contrôlé sur la surface de celle-ci. Cependant, les scientifiques travaillent toujours sur les mesures. C’est ainsi qu’aujourd'hui, lundi 20 janvier 2020, une étude remarquable sur la composition chimique de la comète paraît dans « Nature Astronomy ».

Les deux ans de voyage de Rosetta près de la comète 67P ont constitué un défi majeur: Rosetta n'a pas été autorisée à s'approcher trop près de la comète, sous peine de voir son système de navigation perturbé par les nombreuses particules de poussière autour de celle-ci. Vers la fin de la mission, l'ESA a cependant osé prendre plus de risques pour examiner la comète de plus près. Cela était particulièrement important pour son spectromètre de masse ROSINA/DFMS qui, tout près de la comète, pouvait mieux «renifler» les gaz de la surface et ainsi déterminer leur composition plus précisément.

Un incident dangereux mène à une découverte inattendue

Mais le 5 septembre 2016 – à moins de 2 kilomètres au-dessus de la surface de la comète – une particule cométaire est entrée dans l'instrument ROSINA/DFMS, menaçant de l’endommager irrémédiablement. Heureusement, cela n'est pas arrivé et cet incident a même produit des mesures uniques. Tous les composants volatils et moins volatils de la particule cométaire ont commencé à s'évaporer. ROSINA/DFMS a déterminé la composition de ce gaz, menant à la découverte de sels d'ammonium, notamment du chlorure d'ammonium (NH4Cl). Ce sel est apparenté au sel commun (chlorure de sodium, NaCl, dans lequel le sodium est remplacé par l'ammonium). Les sels d'ammonium jouent un rôle dans la formation des éléments constitutifs de la vie. Encore une fois, il s'agit d’une des découvertes de l'instrument ROSINA/DFMS pour lequel la Belgique a construit le détecteur (IASB à Uccle, IMEC à Louvain, OIP à Audenarde).

Qu'est-ce qui rend cette découverte si remarquable?

Les chercheurs de l’Institut royal d’Aéronomie Spatiale de Belgique sont enthousiastes pour diverses raisons. «L'instrument ROSINA/DFMS était destiné à mesurer les gaz volatils s'échappant de la comète, tels que l'eau, le CO, le CO2 et autres. De plus, Rosetta utilisait d'autres instruments pour examiner les poussières cométaires (les petites particules de roche qui ne s'évaporent pas). Lorsque la particule cométaire s'est coincée à l'entrée de ROSINA/DFMS et s'y est réchauffée, nous avons pu observer les constituants moins volatils pour la première fois.» explique Johan De Keyser, qui guide la recherche cométaire à l’IASB. «Comme c’est le cas pour beaucoup de comètes, Tchourioumov-Guérassimenko semblait ne contenir que peu d'azote. Pourtant l'azote n'est pas rare dans le système solaire. N'oublions pas que l'azote est le composant principal de l'air que nous respirons. Grâce à cette découverte, il s'avère que l'azote se cache dans les sels d'ammonium sur la comète. Des recherches quantitatives supplémentaires sont nécessaires, mais il semble qu'une énigme de la science cométaire ait été résolue.»

Les chercheurs belges avaient précédemment découvert la présence de chlore dans la comète. Frederik Dhooghe: «Il était clair pour nous que le chlore est contenu dans le chlorure d'hydrogène (HCl), mais il semblait y avoir trop de chlore vu la quantité de chlorure d'hydrogène. Maintenant nous savons que le chlorure d'ammonium contribue également à la teneur en chlore mesurée.»

Cette recherche a été financée par la Politique scientifique fédérale belge (BELSPO).

 

Article : Nature Astronomy

K. Altwegg, H. Balsiger, J.-J. Berthelier, C. Briois, M. Combi, H. Cottin, J. De Keyser, F. Dhooghe, B. Fiethe, S. A. Fuselier, T. I. Gombosi, N. Hänni, M. Rubin, M. Schuhmann, I. Schroeder, T. Sémon, S. Wampfler. Evidence of ammonium salts in comet 67P as explanation for the nitrogen depletion in cometary comae. Nature Astronomy, DOI:10.1038/s41550-019-0991-9, 2020
URL: https://www.nature.com/articles/s41550-019-0991-9.

Contact

Dr. ir. Johan De Keyser, Chef de la Division Physique Spatiale, 02 37 30 368
Dr. Frederik Dhooghe, Chercheur scientifique, 02 79 03 917
Stéphanie Fratta, Service de communication, Stephanie.Fratta@aeronomie.be, 02 373 04 49

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Particules cométaires à proximité de Rosetta et proche de la comète. Seuls les points entre les marqueurs rouges sont des étoiles.
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Spectres de masse obtenus par ROSINA/DFMS aux masses 17 et 36 montrant les composants détectés dans le gaz cométaire ou leurs fragments. Orange, mauve, noir : mesures faites avant l’entrée de la particule cométaire dans le spectromètre de masse; bleu : mesures pendant l’évaporation de la particule; vert : mesures après. Pendant l’évaporation on détecte beaucoup plus de gaz, avec une composition différente.