Comète “Rubber Ducky” de Rosetta a un côté sombre

Les comètes sont des visiteurs extraterrestres, glacés, venus d’une région de glace lointaine et faiblement éclairée, dans le royaume extérieur de notre système solaire, où les feux féroces et éblouissants de notre étoile peuvent à peine atteindre. Ici, dans cet endroit étrange, notre Soleil semble être seulement une étoile particulièrement grande suspendue dans un ciel sombre de crépuscule perpétuel, et elle peut faire peu pour éclairer les ténèbres de ce lieu lointain. En août 2014, la sonde Rosetta de l’Agence spatiale européenne (ESA) est arrivée à la comète 67P / Churyumov-Gerasimenko (67P) et est entrée en orbite autour de cet objet étrange en forme de «canard en caoutchouc». Depuis lors, les scientifiques de la mission Rosetta ont étudié la surface et l’environnement de ce corps curieusement formé. En août 2015, un an après que le vaisseau spatial Rosetta a atteint sa cible, les astronomes ont annoncé qu’ils avaient calculé comment cette poussière, cette glace, errant “bizarre” a obtenu sa forme inhabituelle, en disant qu’il a probablement formé d’un duo condamné de pièces différentes, plutôt que par l’érosion d’un seul objet dans une forme “ducky” – et en Octobre 2015, les scientifiques ont également obtenu leur premier Jetez un coup d’œil sur le côté obscur de cette comète bizarre!

Les comètes sont des reliques éphémères, fragiles et gelées de la formation de notre système solaire il y a environ 4,56 milliards d’années. Les astronomes pensent qu’ils sont les restes de ce qui était une population abondante d’une multitude de morceaux de glace qui ont construit les quatre planètes géantes extérieures gazeuses qui habitent les régions froides du système solaire externe: Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Par le passé, les astronomes appelaient fréquemment les comètes «boules de terre glacées» ou «boules de glace sales», selon leur point de vue sur le monde. Les comètes viennent crier dans le système solaire chaud, doré et intérieur de leur domaine distant, glacial et faiblement éclairé, bien au-delà du géant glaciaire Neptune – qui est la planète la plus éloignée de notre Soleil. On croit généralement que les comètes conservent, au fond de leurs coeurs gelés, les reliques mystérieuses et immaculées des ingrédients primordiaux qui sont allés dans la formation ancienne de notre étoile et de sa famille de planètes, de lunes, de comètes et d’astéroïdes. Ces ingrédients anciens et immaculés ont été conservés dans le «gel profond» du royaume extérieur de notre système solaire, où il fait sombre et froid. Il est très important de déterminer quels ingrédients précieux poussent dans leurs coeurs poussiéreux et glacés. C’est parce qu’il permettrait d’identifier exactement quels éléments ont contribué à la naissance de notre système solaire.

Les comètes sont des planétésimaux vraiment glacés. Cela signifie qu’ils sont ce qui reste de la population ancienne et abondante de blocs de construction qui sont entrés dans la construction du quatuor externe de planètes géantes. Les astéroïdes qui orbitent notre Soleil, principalement dans ce qu’on appelle la ceinture d’astéroïdes principale , située entre les orbites de Mars et de Jupiter, sont vraiment les restes des planétésimaux rocheux qui ont contribué à la construction des quatre planètes telluriques terrestres rocheuses et métalliques: Mercure , Vénus, la Terre et Mars. Des planétésimaux de type glacial et rocailleux s’entrechoquèrent dans la «galerie de tir cosmique» qui était notre ancien système solaire, se fondant dans des corps progressivement plus grands et plus grands, jusqu’à ce qu’ils finissent par devenir des planètes majeures.

Des comètes sales, sales et glacées hurlent comme des banshees déchaînées dans les régions intérieures de notre système solaire, plus près de la chaleur fondante et de la lumière brillante et éblouissante de notre étoile ardente. Les comètes proviennent de trois régions éloignées, obscures et gelées de notre système solaire: la ceinture de Kuiper, le disque épars et le nuage d’Oort.

Le noyau, ou le noyau, d’une comète est composé principalement de glace d’eau – avec une grande quantité de poussière ajoutée dans la concoction congelée pour rendre les choses plus intéressantes. Le noyau de la comète est recouvert d’une substance organique noire et même si la majeure partie de sa glace est de l’eau congelée, il existe probablement d’autres ingrédients congelés comme le méthane, le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone et l’ammoniac. Le noyau pourrait également contenir un coeur dur de glace.

À mesure que la comète envahit les régions intérieures chaudes de notre système solaire, plus près de notre Soleil, la glace à sa surface se transforme en gaz, formant la queue poussiéreuse, brillante et étendue dont les comètes sont si célèbres. Le noyau est habituellement de 10 miles – ou moins. Cependant, certaines comètes affichent des comas pouvant atteindre 1 million de miles. Le coma d’une comète est une enveloppe nébuleuse entourant son noyau . Le coma se forme lorsqu’une comète se déplace vers la chaleur fondante de notre étoile sur son orbite elliptique. Au fur et à mesure que la comète se prélasse dans la chaleur de notre Soleil, certaines parties de celle-ci se subliment.

La Rosetta de l’ESA est une sonde spatiale robotisée qui, avec le module d’atterrissage de Philae , effectue avec succès un examen détaillé de la comète 67P. Il a également effectué un survol de Mars et des astéroïdes 21 Lutetia et 2867 Steins. Le 12 novembre 2014, la mission a réussi à effectuer le premier atterrissage sur une comète, et elle continue actuellement à envoyer des données vers la Terre à partir de l’orbite et de la surface de la comète.

Lancé le 2 mars 2004 du Centre Spatial Guyanais en Guyane Française à l’aide d’une fusée Ariane 5 , il a atteint sa comète le 6 août 2014, devenant le premier engin spatial à se mettre en orbite autour d’une comète. Rosetta est l’une des missions de la pierre angulaire Horizon 2000 de l’ ESA , et elle est composée de l’ orbiteur Rosetta et de l’ atterrisseur Philae. L’ orbiteur Rosetta transporte 12 instruments, et l’ atterrisseur Philae dispose de neuf instruments supplémentaires. La mission Rosetta orbitera autour de sa comète pendant 17 mois au total, et elle est conçue pour compléter l’étude la plus détaillée d’une comète jamais tentée.

“Canard en caoutchouc”

La comète 67P est probablement formée de deux morceaux distincts – une petite tête et un grand corps – plutôt que par l’érosion d’un seul objet dans sa forme inhabituelle de canard, selon un document de recherche publié dans Astronomy & Astrophysics . Exactement comment le duo de morceaux a réussi à se rencontrer et à fusionner ensuite est encore un sujet de débat. Cependant, le document d’ astronomie et d’astrophysique propose que les morceaux sont probablement des fragments de ce qui était autrefois une comète plus grande qui a été détruite par une collision dévastatrice avec un autre objet. Mais il y a une hypothèse alternative qui propose une explication un peu plus douce: deux petites proto-comètes , qui ne se sont formées que quelques millions d’années après la naissance de notre Système Solaire, fusionnées.

“Nous avons beaucoup de données montrant que la comète est susceptible d’être composée de deux corps, la grande question est de savoir comment ces deux corps se sont rassemblés, et nous ne le savons pas encore”, a commenté le Dr Jean-Baptiste Vincent 7, 2015 rapport publié dans Nature.com Nouvelles. Le Dr Vincent, qui n’était pas impliqué dans l’étude, est un scientifique planétaire de l’ Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire à Göttingen en Allemagne.

L’étrange saga de la forme étrange de la comète de Rosetta pourrait avoir des implications importantes pour l’évolution de notre système solaire, selon le Dr Simone Marchi, un scientifique planétaire du Southwest Research Institute de Boulder, Colorado, qui est l’un des auteurs de l’étude. -auteurs. Dans leur document de recherche, le Dr Marchi et ses collègues expliquent que – compte tenu de ce que les astronomes assument au sujet de l’ancien système solaire – il aurait été un endroit violent, caractérisé par de nombreuses collisions dévastatrices entre des objets primordiaux. L’environnement ancien autour de la comète de Rosetta n’aurait pas fait exception. Par conséquent, si 67 / P est le résultat de la fusion d’un duo de petites proto-comètes sans avoir subi une telle collision catastrophique, cela pourrait suggérer que de telles suppositions concernant les conditions de “galerie de tir cosmique” de notre système solaire ne sont pas exactement sur la cible .

“Les scénarios sont deux voies radicalement différentes qui impliqueraient une structure radicalement différente du système solaire”, a commenté le Dr. Marchi dans Nature.com News du 7 août 2015 .

Il est évident que la comètede Rosetta est la construction bizarre de deux morceaux séparés. Les caractéristiques ressemblant à des terrasses observées sur chacun des deux lobes cométaires – comme imagées par l’ orbiteur de Rosetta – s’alignent dans la tête ou le corps. Cependant, ils ne correspondent pas dans l’orientation à travers les deux pièces, comme ils le feraient si la comète avait été érodée à partir d’un seul objet plus grand. En outre, un ensemble de fissures presque parallèles sur une région de la tête de la comète sont mieux expliqués par la réunion et la fusion du duo de morceaux de comètes, expliquent les auteurs de l’article.

Une étude antérieure a trouvé improbable qu’une grande comète ait pu être érodée en forme de canard par la lumière du soleil brûlant de la poussière et du gaz.

Les deux lobes de Comet 67 / P ont une composition similaire. Cela suggère qu’ils se sont probablement formés dans le même environnement dans notre ancien système solaire. Cette explication correspond aux deux scénarios à deux corps, mais compte tenu de la probabilité de collisions, l’équipe du Dr Marchi favorise l’hypothèse que les deux morceaux sont des fragments d’une comète une fois plus grande. Cependant, des preuves supplémentaires dérivées de la comète elle-même pourraient encore potentiellement démontrer que le scénario d’un duo de proto-comètes se réunissant et fusionnant est le bon, a ajouté le Dr Vincent.

Une comète dont le corps parental plus grand a déjà été dévasté par une collision catastrophique, par exemple, devrait être compactée et montrer moins de vides dans son intérieur qu’une comète vierge le ferait. “Nous regardons nos données maintenant et essayons de voir quel modèle est supporté”, a continué le Dr Vincent à expliquer dans le 7 août 2015 Nature.com News.

Le premier coup d’oeil de Rosetta au côté obscur de sa comète

Pendant longtemps, une région du noyau de 67P – la partie sombre et glaciale autour du pôle sud de la comète – est restée au-delà de la portée d’observation de presque tous les instruments à bord du vaisseau spatial Rosetta.

En raison de la combinaison de sa forme à deux lobes et de l’inclinaison de son axe de rotation, la comète de Rosetta subit d’étranges changements saisonniers sur son orbite de 6,5 ans. En effet, les saisons de cette étrange comète sont réparties très inégalement entre les deux hémisphères. Chaque hémisphère contient des régions des deux lobes de la comète et le “cou”.

Pour la plus grande partie de l’ orbite de 67P , l’hémisphère nord se dore dans un très long été qui dure 5,5 ans, alors que l’hémisphère sud subit un hiver sombre, long et très glacial. Cependant, quelques mois avant que la comète s’approche de son périhélie – qui est le point le plus proche de notre étoile le long de son orbite – la situation change, et l’hémisphère sud transite vers un été court et très chaud.

Lorsque Rosetta a atteint sa carrière, l’hémisphère nord de la comète vivait encore son été long et chaud. Pendant ce temps, les régions de l’hémisphère sud recevaient peu de lumière solaire. En outre, une grande région de cet hémisphère, qui était près du pôle sud de la comète, était dans l’étreinte sombre d’une nuit polaire, et avait été submergée dans l’obscurité complète pendant près de cinq ans.

En l’absence d’illumination directe émanant de notre étoile, ces régions ne pouvaient pas être photographiées avec la caméra scientifique OSIRIS (Optical Spectroscopic, Optical Spectroscopic) de Rosetta ou son spectromètre Visible, InfraRed et Thermal Imaging (VIRTIS). Par conséquent, pendant les premiers mois après le rendez-vous réussi de Rosetta avec sa comète cible, seul un instrument solitaire à bord du vaisseau spatial a pu jeter un coup d’œil et caractériser le pôle sud glacial et gelé de cet étrange objet – l’ instrument hyperfréquence Rosetta Orbiter (MIRO).

Dans leur document de recherche sur l’ astronomie et l’astrophysique , l’équipe d’astronomes rapporte les informations recueillies par MIRO sur ces régions mystérieusement sombres, froides et secrètes entre août et octobre 2014.

“Nous avons observé le” côté obscur “de la comète avec MIRO à de nombreuses reprises après l’ arrivée de Rosetta au 67P / CG , et ces données uniques nous disent quelque chose de très intriguant sur le matériau juste sous sa surface”, a commenté le Dr Mathieu Choukroun. 1 octobre 2015 Communiqué de presse du Laboratoire de propulsion par réaction de la NASA (JPL). Dr Choukroun est de la JPL à Pasadena, en Californie, et est l’auteur principal de l’article.

Le Dr Choukroun et son équipe ont observé attentivement les régions polaires méridionales de la comète et ont découvert des différences importantes entre les données recueillies avec les canaux millimétriques et submillimétriques de MIRO . Ces variations significatives pourraient indiquer la présence cachée de quantités importantes de glace dans les premiers dizaines de centimètres sous la surface de ces régions.

“Curieusement, les propriétés thermiques et électriques autour du pôle sud de la comète sont très différentes de ce que l’on trouve ailleurs sur le noyau: il semble que le matériau de surface ou le matériau qui se trouve à quelques dizaines de centimètres soit extrêmement transparent. Le Dr Choukroun a continué à expliquer dans le communiqué de presse du JPL du 1er octobre 2015 .

La différence intrigante entre la composition de surface et de subsurface de cette partie du noyau, et celle découverte ailleurs, pourrait être le résultat du cycle des saisons plutôt inhabituel de la comète. Une théorie suggérant que cela suggère que de l’eau et d’autres gaz ont été émis pendant le périhélie précédent de la comète, alors que l’hémisphère sud était la partie du noyau la plus inondée de soleil. L’eau se condensa à nouveau, puis redescendit à la surface après le changement de saison et l’hémisphère sud fut de nouveau recouvert par l’obscurité sinistre d’un long hiver glacial.

Cependant, ce sont des résultats préliminaires, car l’analyse dépend de la forme détaillée du noyau étrange . Au moment où les mesures ont été prises, la forme de la région polaire sombre et dévastatrice n’était pas bien connue.

“Nous prévoyons de revisiter les données MIRO en utilisant une version mise à jour du modèle de forme, afin de vérifier ces premiers résultats et d’affiner l’interprétation des mesures”, a poursuivi le Dr Choukroun.

En mai 2015, les saisons ont changé sur la comète de Rosetta et le court et chaud été austral, qui durera jusqu’au début de l’année 2016, a commencé. Puisque les régions polaires méridionales auparavant sombres ont commencé à être illuminées par la lumière émanant de notre étoile, il a été possible pour les astronomes de les observer avec d’autres instruments sur Rosetta , et la combinaison de toutes les données pourrait finalement révéler l’origine de leur étrange composition.

Le vaisseau spatial se rapprochera de sa comète, se concentrant sur des orbites complètes afin de comparer les hémisphères nord et sud, ainsi que de faire des passages plus lents dans le sud pour acquérir de meilleures observations de cette région.

“Tout d’abord, nous avons observé ces régions sombres avec MIRO , le seul instrument capable de le faire à l’époque, et nous avons essayé d’interpréter ces données uniques.Avec ces régions devenues plus chaudes et plus lumineuses autour du perihileon , nous pouvons les observer avec d’autres instruments », a noté le Dr Mark Hofstadter dans le communiqué de presse du JPL du 1er octobre 2015 . Le Dr Hofstadter est chercheur principal du MIRO au JPL.

“Nous espérons que, en combinant les données de tous ces instruments, nous serons en mesure de confirmer si le pôle sud a une composition différente et s’il change ou non de façon saisonnière”, a continué le Dr Hofstadter.

L’instrument MIRO est un petit spectromètre léger qui peut cartographier l’abondance, la vitesse et la température de la vapeur d’eau cométaire et d’autres molécules libérées par le noyau .

Les comètes sont des capsules temporelles qui renferment dans leur cœur gelé les ingrédients primordiaux de l’époque ancienne où notre système solaire a commencé à se former. Rosetta est le premier vaisseau spatial à observer de près la façon dont une comète change en subissant l’intensité croissante du rayonnement solaire. De telles observations apporteront un éclairage nouveau sur l’origine et l’évolution de notre système solaire, ainsi que sur le rôle que les comètes ont pu jouer dans la mystérieuse naissance des planètes – comme notre propre Terre!

Judith E. Braffman-Miller est une écrivaine et astronome dont les articles ont été publiés depuis 1981 dans divers magazines, journaux et revues. Bien qu’elle ait écrit sur une variété de sujets, elle aime particulièrement écrire sur l’astronomie parce que cela lui donne l’opportunité de communiquer aux autres les nombreuses merveilles de son domaine. Son premier livre, “Wisps, Ashes, and Smoke”, sera publié prochainement.

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