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MISSION ROSETTA/PHILAE : le bilan

Ce n’est pas de la glace
Une très vieille histoire
Changements de décors
Tant pis pour les magnets !
Coin-coin
Dans l’eau, elle flotterait…
Taille presque mannequin
Jamais liquide !
Des briques du vivant
Un ingrédient de la vie
De l’eau extra-terrestre
L’énergie de Philae
Allo Rosetta ? Ici Philae !
T’as d’beaux yeux tu sais !

Ce n’est pas de la glace

Les comètes ne sont pas des blocs de glace mêlée
de poussières
, contrairement à ce que l’on pensait.
Elles sont faites surtout de matière organique.
L’étude des éléments éjectés lors des dégazages a montré que Tchouri était principalement constituée de petits grains riches en carbone (ce qui rend la comète si sombre),
en hydrogène, en oxygène… Les grains de glace et de poussières minérales sont bien présents, mais de façon minoritaire. Cela renforce l’idée que les comètes ont pu ensemencer les océans terrestres avec leurs particules organiques, à la base de l’apparition de la vie.

Les photos ont confirmé que Tchouri était principalement constituée
de ces grains organiques, larges parfois de plusieurs millimètres.

Une très vieille histoire

La chevelure de Tchouri contient une grande quantité d’oxygène. Mais d’où vient-il ? Et bien de loin, très loin
dans le temps. Une partie de l’oxygène cométaire aurait été créée avant même la formation de Tchouri il y a 4,6 milliards d’années. Imaginez : notre environnement local n’est alors qu’un vaste nuage interstellaire, une gigantesque soupe d’atomes et de poussières, qui donnera naissance
au Système solaire (et à Tchouri). De minuscules grains
de glace sont bombardés par des rayons cosmiques,
qui cassent les molécules d’eau (H2O), formant ainsi
les molécules d’oxygène (O). Celles-ci se retrouvent alors piégées dans ces mêmes grains, au fond de trous créés
par ces bombardements. Puis Tchouri se forme, intégrant
ces grains. C’est ainsi que, des milliards d’années après,
la sonde Rosetta a pu « renifler » dans sa chevelure l’oxygène s‘en échappant.

La chevelure de Tchouri contient beaucoup d’oxygène sous forme de gaz (dioxygène) : de 1 à 10 %.

Changements de décors

On le voit bien avec les nombreux jets de gaz qui éjectent
de la poussière : Tchouri est une comète active. En tout cas dans ses couches supérieures (jusqu’à un mètre), très isolantes. L’énergie du Soleil qui y pénètre et s’y propage s’accumule lentement lorsque Tchouri se rapproche
du Soleil. Elle met ensuite plusieurs mois à s’évacuer. C’est ce que l’on appelle l’inertie thermique. Ainsi, le dégazage, lié à la sublimation des glaces sous l’effet de la chaleur, peut
se produire bien après le passage près du Soleil. Toute cette activité n’est pas anodine, puisqu’elle modifie la surface
de la comète. Des pans de falaises de plusieurs dizaines de mètres se sont ainsi effondrés. Tchouri s’érode
d’un mètre en moyenne à chaque passage près du Soleil. Les comètes sont donc en constante évolution, contrairement aux astéroïdes, corps inertes.

Ces images d’Osiris montrent les changements intervenus dans une même zone, à la surface de Tchouri, entre le 24 mai et le 11 juillet 2015.

Tant pis pour les magnets !

Les rebonds de Philae lors de son atterrissage sur la comète ont permis à l’instrument ROMAP de faire des mesures du champ magnétique à différents points de la comète : Tchouri n’est pas magnétique. Les scientifiques pensaient que le magnétisme avait joué un rôle important, au moment
de la formation du Système solaire, dans la naissance des comètes. Il aurait permis l’agglomération des poussières par l’attraction des composants métalliques magnétisés que ces dernières contenaient. Une théorie qui ne se vérifie pas dans le cas de Tchouri.

Les rebonds de Philae sur Tchouri n’étaient pas prévus. Mais ils ont permis de mesurer son champ magnétique en différents points.

Coin-coin

Tchouri ressemble à un canard en plastique !
On s’attendait à ce que la comète ait une forme assez simple, comme une patate. Quelle surprise quand les caméras NAVCAM et OSIRIS ont dévoilé leurs photos !
La comète est constituée de deux parties distinctes, reliées entre elle par une zone plus fine, le cou. L’étude approfondie des clichés permet de penser que Tchouri a été formée par la collision de deux comètes plus petites.

Pendant 2 mois, OSIRIS a aussi pris des photos quotidiennes d’une même zone de la comète. On a ainsi constaté l’agrandissement, d’une centaine de mètres, d’une fissure située au niveau du cou de Tchouri. Cela va-t-il accélérer la dislocation de la comète ?

Plus d’un millier de photos ont servi à cette animation. Elles ont été prises par l’instrument NAVCAM en août 2014.

Dans l’eau, elle flotterait…

Le radar CONSERT (situé en partie sur Rosetta, en partie
sur Philae) a permis de « regarder » l’intérieur du corps
de la comète, qui s’est révélé très homogène. Cela signifie que Tchouri s’est formée par une accumulation régulière d’un matériau homogène. Et que l’environnement (températures, radiations…) est resté le même pendant sa formation, montrant que cela a très certainement eu lieu dans une même zone du Système solaire.

On a aussi appris que Tchouri est très peu dense. 1 litre de comète pèse 540 g. C’est la même densité que du bois bien sec, comme du sapin. Cette faible densité s’explique par sa grande porosité, de l’ordre de 70 à 80 % : la comète contient plus de 70 % de vide.

C’est la première fois que l’on a pu scruter l’intérieur d’une comète et mesurer sa densité, car avant Rosetta, aucune sonde n’avait jamais tourné autour d’une comète.

CONSERT a envoyé des ondes (signaux) entre Rosetta et Philae.
Ces ondes électromagnétiques ont traversé le noyau. Leur étude
a permis de scruter l’intérieur de Tchouri. (En vert, le signal était excellent, en rouge, l’onde n’a pas été reçue.)

Taille presque mannequin

L’instrument RSI embarqué sur Rosetta a permis de préciser l’orbite du satellite, et donc l’orbite de la comète autour de laquelle il tourne. On la connaissait à 10 000 km près, on sait désormais, à 20 m près, quelle est la trajectoire de Tchouri autour du Soleil !

Cette précision, ainsi que les photos de la comète, ont aussi permis de calculer ses mensurations exactes :
5,4 kilomètres de long, 21 km3 de volume et 11 milliards de tonnes.

La taille de Tchouri, en comparaison avec Paris

Jamais liquide !

Gazeuse, solide, mais jamais liquide… L’eau cométaire change d’état lors des cycles jour/nuit sur la comète. L’instrument VIRTIS a montré que chaque jour, des flaques
de glace apparaissent et disparaissent : la comète tournant sur elle-même, certaines zones sont d’abord à l’ombre puis exposées au Soleil.

La glace d’eau qui se trouve à l’intérieur de la zone éclairée
se transforme en vapeur (sublimation) et s’échappe de la comète, à travers la surface, noire. Lorsque cette région passe à l’ombre, la surface refroidit très vite, alors que les couches profondes, qui ont accumulé la chaleur, restent chaudes. La glace qui s’y trouve continue de se sublimer et remonte vers la surface sous forme de gaz, et se transforme instantanément en glace vu la température extérieure ! Quand la région est de nouveau au Soleil, le cycle recommence, alimentant le halo et les trainées qui forment la queue et la chevelure de Tchouri.

Le cycle de l’eau : l’eau change d’état en fonction de la rotation
de la comète et donc de sa position par rapport au Soleil.

Des briques du vivant

COSAC et PTOLEMY, embarqués sur Philae, analysent les molécules chimiques. Ces instruments n’ont pas pu étudier d’échantillon du sol de la comète, car la foreuse a creusé dans le vide (à cause de l’angle d’atterrissage du robot).
Mais ils ont pu en « renifler » les gaz et les poussières volatiles. Résultats : la comète comporte pas moins de 16 molécules organiques différentes, composées de carbone, d’oxygène, d’hydrogène ou d’azote, et dont 4 n’avaient encore jamais été détectées dans l’espace.

Cela renforce l’hypothèse selon laquelle les premières briques du vivant auraient été amenées sur Terre par les comètes, lors d’un bombardement intensif il y a près de 4 milliards d’années.

Les composés organiques détectés sur Tchouri, classés par famille. Les molécules en noir ont été identifiées formellement ; l’identification de celles en rouge est incertaine, en vert à confirmer.

Un ingrédient de la vie

L’instrument ROSINA, embarqué sur la sonde, a pu « renifler » la queue de la comète et analyser les molécules qui s’y trouvaient : la comète contient de la glycine, un acide aminé qui entre dans la composition de l’ADN humain. Les acides aminés sont les molécules de base des protéines. On avait déjà découvert de la glycine dans des échantillons, capturés dans la queue d’une comète et ramenés sur Terre par la mission américaine Stardust. Mais cette présence pouvait être due à une contamination terrestre. Désormais, plus de doute possible ! Cette découverte renforce l’hypothèse selon laquelle les premières molécules du vivant ont été amenées sur Terre par les comètes qui l’ont percutée il y a 4 près de milliards d’années.

De la glycine a été détectée à plusieurs reprises dans la queue de Tchouri, cette trainée de poussière éjectée de la comète lorsqu’elle s’approche du Soleil.

De l’eau extra-terrestre

L’eau de Tchouri ne ressemble pas à celle de la Terre. L’eau (H2O) est formée de molécules d’hydrogène (H) et d’oxygène (O). Mais tous les atomes d’hydrogène ne sont pas exactement les mêmes. Il existe des atomes d’hydrogène lourd, que l’on appelle Deutérium (D), et qui peuvent aussi parfois former des molécules d’eau (D2O). Dans nos océans terrestres, on trouve 3 molécules de Deutérium pour 10 000 molécules d’eau. Et bien, sur Tchouri,
c’est 3 fois plus 
!

Cette différence est une surprise pour les scientifiques, qui pensent que l’eau a été amenée sur Terre par les comètes et les astéroïdes qui sont venus s’y écraser. Alors, ce résultat signifie-t-il que l’eau vient uniquement des astéroïdes, ou que Tchouri est une exception, comme semblent le confirmer des mesures réalisées sur d’autres comètes ? À suivre...

Les scientifiques pensent que l’eau a été amenée sur Terre par la glace présente dans les comètes et les astéroïdes qui l’ont bombardée il y a 4 milliards d’années. Une théorie qui ne se vérifie pas avec Tchouri.

L’énergie de Philae

Pendant 60 heures et 20 minutes après son atterrissage, Philae a réalisé des expériences scientifiques, grâce à l’énergie fournie essentiellement par sa pile au lithium. Quelques mois après, au printemps 2015, c’est sa batterie au lithium, rechargeable via les panneaux solaires qui recouvrent Philae, qui a rempli ce rôle, le site d’atterrissage du robot étant passé au soleil. Cette technologie, innovante au début de la mission il y a 20 ans, est aujourd’hui utilisée partout, des avions aux téléphones portables. Son secret ? Les piles au lithium sont très performantes : elles peuvent délivrer beaucoup d’énergie bien qu’étant petites et légères. Ce sont ces mêmes piles qui équipent Mascot, ce robot qui doit se poser sur un astéroïde en 2018.

Des équipements conçus avec 20 ans d’avance 

Allo Rosetta ? Ici Philae !

Malgré le froid (jusqu’à – 180 °C), malgré la poussière, malgré la position couchée du robot… Philae et Rosetta
ont communiqué pendant près de 8 mois, grâce à un émetteur/récepteur (et des antennes ! ) robuste, développé près de 20 avant que Philae ne se pose sur Tchouri.
Depuis, le CNES perfectionne ces équipements et développe notamment des émetteurs/récepteurs encore plus compacts et légers, et même capables de mesurer précisément la distance les séparant l’un de l’autre.
C’est suite à Rosetta que l’on a développé cette fonctionnalité, qui aurait permis de localiser Philae sur Tchouri. Ces nouveaux équipements pourraient embarquer sur les sondes qui partiront explorer des astéroïdes,
des comètes ou les Lunes de Mars, d’ici 5 à 10 ans.

L’émetteur/récepteur de Philae (à gauche) et son successeur,
encore plus compact.

T’as d’beaux yeux, tu sais !

On ne part pas à 500 millions de km de la Terre avec un simple appareil photo jetable ! Alors pour cette mission,
on avait prévu 4 appareils photos : NAVCAM et OSIRIS
sur Rosetta, et ROLIS et CIVA-P sur Philae.

CIVA-P, instrument franco-suisse composé de 7 caméras identiques, a réalisé un panorama à 360° du lieu d’atterrissage du robot. Ces images nous ont permis de voir, pour la première fois, l’apparence du sol cométaire : un sol très noir, fissuré, composé de poussières de tailles différentes. Ces caméras miniatures sont à peine plus grandes qu’un timbre-poste et pèsent 100 g. Elles ont pourtant résisté à 10 années de voyage dans l’Espace, où il faisait parfois – 180 °C, et aux chocs subis à l’atterrissage.

« Selfie » de Rosetta et de son panneau solaire par la caméra CIVA. Dans le fond, à 16 km, se trouve la comète Tchouri.

Introduction :

La mission européenne Rosetta a été un succès. La mise en orbite de la sonde Rosetta autour de la comète CHURYUMOV-GERASIMENKO, et l’atterrissage, mouvementé, du robot Philae
sur le corps de la comète (le noyau), ont permis de collecter des informations inédites. Les instruments embarqués sur Rosetta
et Philae ont fourni de très nombreuses données sur la comète, qui vont encore être analysées pendant des années par les scientifiques. Mais d’ores et déjà, la mission a permis de faire progresser nos connaissances sur « Tchouri ». Bilan.

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