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Après huit ans de voyage, la mission
de la NASA rapportait sur Terre, le 15 janvier 2006, des poussières
de quelques microns émanant de la comète 81P/Wild 2.
Ces poussières piégées dans un aérogel de silice témoignent de
la composition des comètes qui fait encore débat. Formées loin
du soleil, les comètes n'ont jamais été portées à haute température
et conservent les gaz primordiaux. Des équipes françaises ont
participé à cette aventure et reçu pour analyse des grains de
la comète, parmi elles, le de Nancy.
Bernard Marty et ses collègues américains des universités du Minesota,
de Berkeley et du Lawrence Livermore National Laboratory livrent
cette semaine dans la revue Science les premières analyses de
gaz rares de comètes jamais réalisées en laboratoire.
Ces gaz présentent des similarités avec ceux piégés dans la matière
organique des météorites primitives, avec des concentrations jusqu'à
un million de fois plus élevées. Ces données attestent d'un lien
génétique possible entre ces objets et d'un processus d'implantation
par irradiation précoce par le Soleil naissant. Elles rendent
crédible une contribution importante des comètes aux atmosphères
des planètes internes. Les équipes scientifiques ont bénéficié,
au fil des années, d'un soutien important du CNES et de l'Institut
national des sciences de l'univers du CNRS, ainsi que d'un support
de la région Lorraine. Les comètes corps primitifs et lointains
du système solaire
Les comètes sont des corps lointains formés au-delà de l'orbite
d'Uranus et de la zone centrale chaude du système solaire. Constitués
de grains de silicate, de métal, de matière organique, mélangés
à des glaces d'eau, de monoxyde de carbone, de méthane et de nombreux
autres composés, ils ont pu piéger et conserver de grandes quantités
d'éléments volatils. Ainsi, les comètes constituent des reliques
des premiers instants du système solaire, conservées au froid
durant 4,56 milliards d'années et qui contiennent l'enregistrement
des premiers processus de formation du système solaire. Les comètes
sont des sources potentiellement importantes d'éléments volatils
dont l'eau pour les planètes, notamment pour celles formées dans
le système solaire interne pauvre en éléments volatils comme Mars
et la Terre. Des perturbations mécaniques dans leur région d'origine
leur permettent de prendre une orbite elliptique qui les fait
passer périodiquement dans le système solaire interne, ce qui
offre la possibilité de les échantillonner et les analyser.
Stardust à la rencontre de Wild2
La mission Stardust du programme Discovery de la NASA avait pour
but d'envoyer une sonde traverser la queue de la comète Wild2/p,
choisie pour des raisons balistiques et pour son introduction
récente dans le système solaire interne. Lors de cette rencontre,
des grains cométaires sont venus s'implanter dans une cible d'aérogel
de silice. Dès leur retour, le 15 janvier 2006, les échantillons
ont été caractérisés et confiés pour analyses à un consortium
de laboratoires internationaux, comprenant plusieurs équipes françaises1
dont le Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (CRPG
/ CNRS) à Nancy. Les objectifs étaient de répondre aux questions
suivantes :
- quelle est l'origine de la matière cométaire ? (corps interne
au système solaire ou capture de corps interstellaires) ;
- quels sont les processus ayant affecté le système solaire naissant
? (irradiation, turbulence...) ;
- avons-nous déjà des échantillons cométaires sur Terre ?
En effet, il est probable qu'une partie de la matière extraterrestre
arrivant sur les planètes soit d'origine cométaire et pas uniquement
météoritique, comme c'est le cas pour ces ~30 000 tonnes par an
de poussières interplanétaires qui "neigent" à la surface de notre
planète.
Enfin, les comètes ont pu amener sur Terre des ingrédients nécessaires
à l'apparition de la vie -atmosphère, eau, matière organique complexe.
L'analyse isotopique de la matière cométaire doit permettre d'explorer
ces liens éventuels.
Les gaz rares, indicateurs d'origine et de processus des systèmes
naturels
Les auteurs ont ainsi analysés pour la première fois les gaz rares
(hélium et néon) dans de la matière cométaire. Ces éléments inertes
chimiquement sont des indicateurs exceptionnels d'origine et de
processus pour les systèmes naturels, y compris le système solaire.
Jusqu'à présent, leur observation à distance dans les comètes
était techniquement très difficile et peu fiable.
Les grains prélevés à une vitesse de 6 km/s par la sonde ont explosé
lors de leur entrée dans l'aérogel, créant une cavité tapissée
de matière cométaire fine et une trace d'entrée plus longue du
grain terminal2. Ce choc rendait problématique l'analyse d'éléments
volatils dans les grains terminaux car ceux-ci ont dû être intensivement
dégazés lors de leur explosion. Cependant, la cavité d'explosion
pouvait avoir conservé la trace des éléments volatils originaux
et c'est cette hypothèse que les auteurs ont cherché à vérifier.
+ d'infos sur le site de l'
Des gaz rares en grande quantité
L'analyse minéralogique par d'autres équipes des grains ramenés
par Stardust indique qu'ils contiennent de l'olivine, du métal,
du pyroxène, phases qui ne peuvent se former qu'à haute température
près du Soleil naissant, avant d'être mélangées à de la glace
dans le système solaire lointain. Ensemble, ces études indiquent
des processus de mélange de la matière à très grande échelle et
une irradiation intense par le Soleil jeune, à une époque où notre
étoile était beaucoup plus dynamique qu'actuellement et utilisait
une partie de son énergie juvénile pour façonner la matière pré-planétaire.
Les très grandes quantités de gaz rares piégés dans la matière
de Wild2/p ne trouvent d'équivalent que dans certaines poussières
interplanétaires, suggérant qu'une fraction non négligeable de
ces poussières, qui sont régulièrement échantillonnées dans la
haute atmosphère par la NASA, sont effectivement composée de débris
fins de comètes.
De telles quantités confortent également la possibilité que les
comètes aient pu apporter des contributions significatives d'éléments
volatils à la surface des planètes internes telle que la Terre
ou Mars, peut-être lors du dernier bombardement intense voici
3,8 milliards d'années qui a affecté la surface de la Lune et
celle de la Terre.
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