LESIA - Observatoire de Paris

Des mesures uniques dans la queue d’une comète

lundi 16 juin 2014, par Baptiste Cecconi, Nicole Meyer-Vernet

ISEE3/ICE a été la première sonde spatiale à explorer une comète, et la seule à ce jour à explorer une queue de plasma cométaire. Les sondes Giotto, Vega, Suisei et Sakigake, qui ont survolé la comète de Halley en 1986, sont passées entre le soleil et la comète, et Rosetta, qui a rejoint la comète 67 P/Churyumov-Gerasimenko en mai 2014, n’explorera pas sa queue.

La sonde ISEE-3 (lancée en Août 1978), initialement dédiée à la surveillance du vent solaire en avant de la Terre, fut renommée ICE (International Cometary Explorer) lorsque la NASA modifia sa trajectoire pour l’envoyer vers la comète Giacobini-Zinner. Cette comète de courte période (6,5 ans) et périgée 1.03 UA (150 millions de km), doit son nom à M. Giacobini, qui la découvrit en 1900 à Nice, et à E. Zinner, qui la "redécouvrit" en 1913. Les poussières qu’elle éjecte sont à l’origine des pluies d’étoiles filantes dites "Draconides" qui se produisent début Octobre, lorsque la Terre passe à proximité de l’orbite de la comète, et sont souvent spectaculaires.

La rencontre avec la comète Giacobini-Zinner a eu lieu le 11 Septembre 1985 avec un passage à 7800km du noyau. Le magnétomètre (Smith et al. 1986) a confirmé le concept de repliement des lignes de champs magnétique proposé par Alfvén (Fig. 1), guidant une queue de plasma froid et dense. L’instrument radio, conçu, testé et fabriqué à l’Observatoire de Meudon (en collaboration avec la NASA/GSFC) était le plus sensible existant à l’époque. Sa qualité exceptionnelle a permis de mesurer la densité et la température des électrons, en utilisant une technique développée à l’Observatoire : la spectroscopie du bruit thermique (Fig. 2).

Fig.1. Survol de la comète Giacobini-Zinner par ISEE3/ICE
Fig.1. Survol de la comète Giacobini-Zinner par ISEE3/ICE

La comète Giacobini-Zinner vue depuis la Terre (CFHT), en fausses couleurs. Le champ magnétique mesuré par la sonde ISEE3/ICE est tracé le long de sa trajectoire, montrant clairement le changement de direction du champ magnétique dans la queue. Crédits : Smith et al. 1986

Fig. 2. Mesure des Electrons par Spectroscopie du Bruit Thermique
Fig. 2. Mesure des Electrons par Spectroscopie du Bruit Thermique

Les données de l’instrument radio de la sonde ICE ont permis de mesurer les caractéristiques des électrons dans la queue de la comète Giacobini-Zinner. De gauche à droite : image de la sonde ISEE3/ICE avec les antennes de l’instrument radio ; spectres radio montrant une raie à la fréquence de plasma fp (directement reliée à la densité du plasma autour de l’antenne) ; densité et température du plasma déduits de l’analyse des spectres mesurés.

La possibilité que les impacts de poussières (à la vitesse de 21 km/s) endommagent les cellules photoélectriques avait conduit à déconnecter plusieurs instruments pour économiser la puissance. Mais la concentration de poussières s’est révélée beaucoup plus faible que prévu, et la sonde a émergé indemne, y compris les antennes électriques.

Une grande partie des résultats obtenus lors du survol de la comète Giacobini-Zinner par ISEE3/ICE sont disponibles dans les publications suivantes :

  • un numéro spécial de la revue Science (ISSN 0036-8075), vol. 232, April 18, 1986,
  • une série de numéros des Geophysical Research Letters (ISSN 0094-8276), vol. 13, March 1986.
  • certains articles ont été réédités dans l’ouvrage Comet Encounters qui est une compilation des articles publiés au Journal of Geophysical Research et dans les Geophysical Research Letters. Il est édité par Thomas J. Birmingham et Alexander J. Dessler. American Geophysical Union, Washington, DC. 1998.