LESIA - Observatoire de Paris

VIRTIS détecte de l’eau et du dioxyde de carbone dans la chevelure de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko

vendredi 7 novembre 2014

Cet été, l’instrument VIRTIS a mesuré la température de la surface cométaire. À présent, l’équipe scientifique de VIRTIS, composée de chercheurs et d’ingénieurs du LESIA, a commencé à caractériser le gaz dans la chevelure de la comète (coma).

Un des objectifs scientifiques du spectromètre imageur visible et infrarouge à bord de Rosetta (VIRTIS) est de cartographier l’émission de différents gaz provenant de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko et d’étudier leur évolution avec l’activité cométaire.

Début octobre 2014, l’activité cométaire de la région au-dessus du « cou » de la comète est devenue suffisamment importante pour permettre la détection de l’eau (H2O) et du dioxyde de carbone (CO2) par le canal à haute-résolution de l’instrument, VIRTIS-H. L’instrument comporte un autre canal, le spectro-imageur visible et proche infrarouge VIRTIS-M, qui cartographie la surface cométaire.

Les spectres acquis par VIRTIS-H ont permis de révéler de nombreuses informations sur le gaz dans la coma.

Spectres obtenus par l'instrument VIRTIS-H sur la sonde Rosetta autour de (...)
Spectres obtenus par l’instrument VIRTIS-H sur la sonde Rosetta autour de la comète 67P/CG

Crédits : ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR
Image de la comète : ESA/Rosetta/NAVCAM, CC BY-SA IGO 3.0
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Ces spectres montrent dans l’infrarouge des bandes moléculaires dont le profil dépend de la température de la coma, tandis que l’intensité de ces signatures spectrales est fonction du nombre de molécules présentes sur la ligne de visée de VIRTIS.

À partir de ces mesures, l’abondance relative du dioxyde de carbone par rapport à l’eau est estimée à environ 4%, montrant que la comète 67P/C-G n’est pas aussi riche en dioxyde de carbone que la comète 103P/Hartley. En effet, l’abondance relative de 103P/Hartley, mesurée lors de la mission EPOXI de la NASA, avait été évaluée à environ 20%. Puisque ces deux objets sont des comètes de la famille de Jupiter, il est intéressant de les comparer.

Depuis juillet, VIRTIS mesure la température moyenne de la surface cométaire, qui est d’environ -70°C. Maintenant, ces nouvelles mesures du gaz dans la chevelure permettent aux scientifiques d’obtenir également des informations sur la température à une distance donnée de la surface. Un kilomètre au-dessus de la surface (ce qui correspond à la distance où les mesures ont été effectuées), la température est d’environ -183°C. La raison de cette grande (mais attendue) différence de température est que lors de l’expansion des gaz dans la coma, ceux-ci sont accélérés et refroidis par un mécanisme appelé détente adiabatique, provoquant une baisse de leur température en-dessous de celle à la surface.

La détection des gaz dans l’atmosphère de la comète (la coma) à un stade précoce de la mission est importante afin de comprendre la structure des glaces présentes à l’intérieur de la comète. Même si l’eau et le dioxyde de carbone ont déjà été découverts (respectivement par MIRO et ROSINA), VIRTIS permet de détecter à distance ces deux molécules simultanément et par conséquent de mesurer directement leur abondance relative. Cette information supplémentaire est très importante puisqu’elle fournit une indication sur les abondances relatives au niveau du noyau, là où les gaz sont libérés. De plus, des détections indépendantes par différents instruments à bord de Rosetta confirment la robustesse des mesures. Ces nouvelles mesures obtenues par VIRTIS représentent donc un élément important permettant de déterminer de quoi la comète est faite.

À mesure que la comète 67P/C-G se rapprochera de son périhélie en août 2015, son activité va augmenter et les scientifiques regarderont les variations de température à la surface et dans la coma. Pendant ce temps, VIRTIS va continuer à mesurer la distribution du dioxyde de carbone et de l’eau, ainsi que celle d’autres espèces mineures telles que par exemple le monoxyde de carbone (CO), le méthanol (CH3OH), le méthane (CH4), le formaldéhyde (H2CO) et des hydrocarbures comme l’acétylène (C2H2) et l’éthane (C2H6).

Les chercheurs impliqués au LESIA sur ces premiers résultats de VIRTIS-H sont Dominique Bockelée-Morvan, Stéphane Érard et Cédric Leyrat, avec le concours de Florence Henry, Sophie Jacquinod et Jean-Michel Reess.

Texte rédigé par Séverine Raimond (médiatrice scientifique ESEP)