Mise à jour le 9 Février 2017
CONFÉRENCE DÉBAT
« LA FANTASTIQUE AVENTURE DE ROSETTA SUR LA COMETE »
À L’ACADÉMIE DES SCIENCES INSTITUT DE FRANCE
24 Janvier 2017 23 Quai Conti Paris 75006
Photos : JPM pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
BREF COMPTE RENDU
La grande salle des séances de l’Académie pour cet évènement exceptionnel.
Vidéo de l’évènement : voir page d’accueil pour toutes les vidéos.
1. Introduction par Pierre Encrenaz
2. La France dans la mission européenne Rosetta Par Francis Rocard
3. La composition moléculaire de la comète Churyumov-Gerasimenko par Nicolas Fray
4. Portrait d’un noyau cométaire par Sonia Fornasier
5. La structure interne de la comète Churyumov-Gerasimenko révélée par Consert par Wlodek
Kofman
6. Deux ans de suivi de l’activité et de la composition de la comète par Nicolas Biver
Une remarque, toutes les présentations étaient brillantes et très intéressantes, mais sont passées très (trop ?) vite.
La prise de notes était difficile, il faudra se reporter aux présentations mises en ligne avec la vidéo de l’évènement pour avoir plus de détails.
1-INRODUCTION DE L’ÉVÈNEMENT PAR PIERRE ENCRENAZ.
Pierre Encrenaz est de l’ENS et s’est beaucoup impliqué dans l’astronomie millimétrique.
Académicien depuis 2000, il est membre de l’équipe Rosetta ; c’est lui qui a organisé ce colloque pour faire le point sur cette mission.
Que cherche-t-on à comprendre en étudiant les comètes :
· La nature des gaz issus de la comète
· La nature de la composition de la surface, rapport glaces/poussières
· La composition des grains cométaires
· L’intérieur du noyau
Ce sont tous ces points que nous allons passer en revue aujourd’hui.
2-LA FRANCE DANS LA MISSION EUROPÉENNE ROSETTA PAR FRANCIS ROCARD.
Francis Rocard est bien connu de nos lecteurs, il est responsable de l’exploration du système solaire au CNES. Il est comme il le dit ; depuis plus de 20 ans sur cette mission Rosetta/Philae.
Ce projet a débuté en 1987 après le succès de la mission Giotto vers Halley, la NASA et l’ESA étudient la possibilité d’une mission de retour d’échantillons de comètes, ce sera CNSR , Comet Nucleus Sample Return.
Mais évidemment comme souvent nos amis américains nous abandonnent en cours de route en 1993 et ce sera la naissance Rosetta qui subira encore de nombreux aléas avant de devenir le projet que l’on connaît avec la lander Philae. 11 instruments sur Rosetta, 10 sur Philae.
Amis là encore, problème avec la nouvelle Ariane qui explose lors d’un lancement test, retard, changement de comète etc..
Le coût total de la mission s’établit autour de 1,3 milliards d’€
Voici le schéma du système de communication de la mission.
On y voit le lien entre le SONC (Science Operation & Navigation Center) de Toulouse et la DLR à Cologne.
C’est le SONC qui a choisi le site d’atterrissage.
Qu’a-t-on appris : en quelques mots :
La comète est noire comme du charbon (albedo 6% !!) sa densité : 0,47 poreuse à 70% rapport poussières/gaz approx 4.
Glace d’eau dans le sol
Pas de champ magnétique.
L’atterrissage s’est mal passé, les 3 systèmes n’ont pas fonctionné, Philae a rebondi, on a pu tracer sa trajectoire.
On l’a perdu de vue pendant une très longue période, mais finalement en sept 2016 Philae a été localisé.
Ces diverses péripéties vous ont déjà été contées dans ces colonnes.
Voir aussi
Rosetta, la dernière séance : CR évènement SAF du 30 Sept 2016 direct à la Cité des Sciences
Le point sur Rosetta : CR de la conférence SAF de F Rocard du 10 Sept 2014
La mission Rosetta/Philae : CR de la conférence IAP de JP Bibring du 3 Mars 2015
Atterrissage Philae en direct.
3-LA COMPOSITION MOLÉCULAIRE DE LA COMÈTE CHURYUMOV-GERASIMENKO PAR NICOLAS FRAY
Nicolas Fray est maître de conférences en Physique à l’Université de Paris Est Créteil, il est chercheur au LISA (Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques).
Rosetta s’est intéressé bien entendu à l’origine de l’eau des comètes et donc à la mesure du D/H.
L’instrument ROSINA (acronyme de Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis à bord de Rosetta) vient de délivrer ses premières mesures : il semblerait bien que la composition de l’eau (vapeur d’eau émise) de la comète 67P Churyumov-Gerasimenko soit différente de la composition de l’eau terrestre, elle serait trois fois supérieure à celle de la Terre.
Illustration : le rapport D/H dans le système solaire. Les données sont regroupées par couleur : Planètes et lunes en bleu. Il y a aussi une grande diversité du D/H parmi les comètes.
Les météorites chondritiques en gris
Les comètes originaires du nuage de Oort en violet Les comètes de la famille de Jupiter en rose La comète 67P en jaune (5,3 10-4).
La partie inférieure du graphique indique les valeurs de D/H dans les atmosphères des planètes géantes et une estimation de cette valeur dans la nébuleuse proto solaire. La ligne bleue horizontale correspond à l’eau terrestre (SMOW = 1,56 10-4)
Les ronds sont des mesures obtenues par observations astro et les losanges par mesure in-situ.
On a détecté de nouvelles molécules gazeuses, les hyper volatils.
Si CO et CH4 étaient bien connues, on a détecté grâce à ROSINA, Ar, N2 et O2.
Cela implique que le noyau cométaire ait été peu chauffé depuis l’origine, ces corps ont été formés à très basse température, autour de 25K.
Si le Méthanol, l’Éthanol et l’Ammoniac étaient déjà connus, Rosetta a détecté de nouvelles molécules organiques comme celles représentées en orange sur le tableau ci-contre.
Dont un acide aminé fondamental : la glycine.
C’est une brique du vivant.
On a trouvé aussi de la matière organique (hydrocarbure saturé) à la surface du noyau grâce à VIRTIS et COSAC.
COSIMA, quant à lui, a trouvé de la matière de très haut poids moléculaire dans les particules cométaires.
Pas d’ozone détecté.
Origine de la matière organique :
· Les hydrocarbures gazeux
· Les isotopes
· Abondance de matière organique réfractaire
· Apport cométaire sur Terre
4-PORTRAIT D’UN NOYAU COMÉTAIRE PAR SONIA FORNASIER
Sonia Fornasier est Astrophysicienne au laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA) et maître de conférences à l’université Paris Diderot depuis 2006. Elle a fait ses études à l’université de Padoue se spécialisant en planétologie.
Elle travaille sur la caractérisation des propriétés physiques des petits corps du système solaire via observations multi longueur d’onde obtenues à partir de télescopes au sol et dans l'espace.
Elle est impliquée dans plusieurs missions spatiales de l’ESA et de la NASA dédiées à la planétologie (missions Rosetta, BepiColombo, OSIRIS-REX, JUICE).
Osiris, ce sont les yeux de Rosetta.
Il comprend deux caméras, une première à haute résolution (NAC) et une seconde avec un champ de vue large (WAC). OSIRIS a acquis des milliers d’images de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko durant environ 2 ans, avec une résolution spatiale allant de plusieurs mètres jusqu’à quelques centimètres par pixel.
Le noyau est un objet binaire, résultant de la collision à faible vitesse de deux corps indépendants dans les premiers stades de formation du système solaire.
Les images ont permis également de mettre en évidence des variations de couleurs saisonnières et même diurnes à la surface du noyau, et d’observer de la glace d’eau exposée localement à la surface ainsi que de dépôts de givre. L’intensification de l’activité à l’approche du périhélie, qui a révélé les couches enrichies en glace affleurant à la surface, et les phénomènes de condensation de la vapeur d’eau sont à l’origine de ces variations de couleurs
Osiris a permis de déterminer les principales caractéristiques de Churyumov-Gerasimenko.
Il y a uns stratification différente entre les deux lobes, stratification du style « pelure d’oignons ».
On a aussi mis au jour une géomorphologie très diversifiée.
Il y a des fractures à différentes échelles, des structures circulaires signes d’une activité exogène.
Des dunes sont façonnées par le vent solaire comme sur Imhotep.
La surface est très hétérogène, montrant 3 types de terrains.
On a détecté de la glace d’eau, relativement abondante : entre 0,1% et 7%. La couche de glace pouvant atteindre 30cm. On a même noté de la formation de givre (épaisseur 10 microns).
Plus on se rapprochait du Soleil et plus le noyau devenait bleu, indiquant ainsi une composition de plus en plus riche en eau.
Au périhélie, des couches enrichies en eau affleuraient la surface.
Les grandes capacités de contraste d’Osiris ont permis de localiser Philae.
Les archives photos de Rosetta (Osiris et Navcam).
5-LA STRUCTURE INTERNE DE LA COMÈTE RÉVÉLÉE PAR CONSERT PAR WLODEK KOFMAN
Wlodek Kofman est directeur de recherche émérite au CNRS à l’Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble (IPAG).
Il est également professeur au Space Research Center, Varsovie et Distinguished Visiting Scientist au Jet Propulsion Laboratory, USA.
Ses recherches, initialement orientées vers le traitement du signal, ont évolué vers l'étude de l'environnement terrestre pour se consacrer finalement, à la planétologie au travers d’expériences spatiales.
Il est le responsable de l’expérience CONSERT (COmetary Nucleus Sounding by Electromagnetic Radiowave Transmission) de la mission ROSETTA.
Cet instrument double, un sur chaque module, permet de « voir » à l’intérieur du noyau, un peu comme si on y effectuait des coupes tomographiques.
L’instrument radar CONSERT a montré que le sondage du noyau ne montrait pas la présence d’énormes blocs internes et que le noyau était plutôt homogène.
On s’est aussi rendu compte que la comète avait une surface très isolante, la constante diélectrique est très faible (1,27).
La comète serait un corps très primitif de type « rubble pile » (tas de gravas).
De plus cet instrument, CONSERT en sondant le corps entier (on rappelle que cet instrument est à bord de Philae et de Rosetta) a participé à la recherche de Philae
À partir des propriétés diélectriques on peut en déduire :
· Porosité du noyau dans les 70%
· Poussières/glace de l’ordre de 0,4 à 2,6
· Poussières du type chondrite carbonée (CC)
C’est l’instrument CONSERT qui a aidé à trianguler la position de Philae sur le sol de la comète, en réduisant la zone de probabilité à une surface de 21m par 34m.
6-DEUX ANS DE SUIVI DE L’ACTIVITÉ ET DE LA COMPOSITION DE LA COMÈTE PAR NICOLAS BIVER
Nicolas Biver, bien connu aussi de nos lecteurs, est un membre de la SAF, et un passionné de comètes, dont la spécialité est de pouvoir les dessiner lors de ses observations.
Il est centralien et a fait une thèse sur….les comètes, bien sûr !
Heureux post-doc à….Hawai !
Il travaille actuellement au LESIA et est spécialiste de l’instrument MIRO (Microwave Instrument for Rosetta Orbiter) de Rosetta.
Pendant ces deux dernières années, Rosetta a mesuré la quantité de vapeur d’eau émise par la comète et surtout comment celle-ci varie en fonction de la distance au Soleil.
Ces mesures sont basées sur l’instrument ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis) à bord de la sonde.
MIRO, c’est un petit télescope capable d’observer certaines raies dans le domaine micro-ondes.
MIRO avait déjà détecté l’émission de molécules d’eau dans la coma de 67P en Juin 2014 alors que Rosetta s’approchait de la comète, elle était alors à près de 4UA du Soleil.
Depuis cette période, on a continué à étudier l’eau dans l’environnement cométaire et surtout depuis que l’on est très proche de celle-ci, les mesures peuvent être beaucoup plus fines.
Nicola et ses collègues l'ont fait, ils ont ainsi pu cartographier la distribution d’eau dans la coma de la comète grâce à Miro et Virtis.
Miro effectue un spectre total toutes les 30 secondes. 2 millions de spectres ont été recueillis.
Mais l’instrument Virtis a aussi participé à ces découvertes.
Deux modes de fonctionnement (en IR)
M : pour la vapeur d’eau et
H : pour la vapeur d’eau et les organiques.
300kg de vapeur d’eau dégazée par sec au maximum.
Nicolas nous a déjà parlé de la composition de la comète et du dégazage, voir cet article.
Quel bilan peut-on tirer de ces expériences :
· Sublimation différentielle (asymétrie) des molécules :
o CO2, CH3OH, CH4 plus abondantes au Sud après le périhélie
o H2O et NH3 suivent plus l’illumination solaire
· Masse totale de glaces sublimées en deux ans :
4 millions de tonnes (2,5 d’eau et 1,1 CO2, reste..)
1/5 de la masse totale perdue, soit approx 0,2% du noyau (10.000 tonnes)
· Autres données dispo : émission des poussières, distribution en taille….
Superbe colloque, public nombreux et présentations intéressantes.
L’association Vega de Plaisir était bien représentée !
Jean Pierre Martin .Président de la Commission de Cosmologie de la SAF.
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