Mise à jour le 12 Novembre 2011 complément du 30 Nov
 
 
CONFÉRENCE MENSUELLE DE LA SAF
"COMÈTES ASTÉROÏDES, LA FRONTIÈRE FLOUE
ENTRE LES PETITS CORPS DU SYSTÈME SOLAIRE"
Par Chantal LEVASSEUR-REGOURD
Professeur (Astronomie et Physique spatiale)
à l’UPMC (Université P. & M. Curie, Paris )
Membre du laboratoire LATMOS.
Au FIAP, 30 rue Cabanis, 75014 Paris (métro Glacière).
Le Mercredi 9 Novembre 2011 à 20H30
 
Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos et des animations.
Notre conférencière a publié un article dans la revue l'Astronomie sur l'eau dans les comètes et le rapport D/H dont on parlera au cours de la présentation, il s'intitule "Les porteuses d'eau" , il se trouve en pdf en téléchargement habituel dans les conférences mensuelles SAF saison 2011-2012 sous le nom :
Levasseur-Regourd L'Astronomie 2010 .pdf. Ceux qui ont oublié les mots de passe doivent me contacter d'abord.
 
 
 
 
 
 
 
C Levasseur Regourd, spécialiste des comètes et astéroïdes, est bien connue de nos lecteurs, elle a été la coordinatrice française de l’année mondiale de l’astronomie AMA 2009.
 
Ses activités de recherche concernent les comètes, les astéroïdes, le milieu interplanétaire et la formation des systèmes stellaires, ainsi que la physique de la diffusion lumineuse et de l’agrégation des particules solides
 
Elle est aussi responsable d’expériences à bord de stations spatiales habitées et de sondes spatiales internationales, de missions d’observation, et de campagnes de vols paraboliques
 
Un astéroïde (6170 Levasseur) porte son nom, il n’est pas dangereux nous précise-t-elle !
 
 
 
 
 
 
Le sujet de ce soir, les comètes et astéroïdes, et leurs distinctions, est d’actualité, étant donné qu’un astéroïde de 400m vient de nous frôler la nuit dernière (2005 YU55). Son passage à moins de 325.000km de la surface terrestre est une première depuis 35 ans.
 
 
LE TEMPS DES LÉGENDES.
 
Dans l’antiquité, le passage de comètes (phénomènes incompris à l’époque) était signe de mauvaise ou de bonne augure suivant les cas !
 
C’est le célèbre Tycho Brahe qui le premier eut l’idée de mesurer la parallaxe de la comète de 1577, entre Uranieborg et Prague ; il put ainsi annoncer que ce n’était pas un phénomène atmosphérique, ce que l’on croyait à l’époque.
 
Plus tard, ce sont Halley et Newton qui firent progresser d’un pas de géant la science cométaire, en reliant les mouvements des comètes à la mécanique céleste. C’est d’ailleurs Halley qui eut l’intuition que « sa » comète allait repasser après sa mort. Il donna la date et elle fut effectivement observée, c’est la fameuse comète de Halley à laquelle on donne évidemment le n° 1.
 
Que peut-on dire des propriétés des comètes ?
 
·        Les orbites sont un peu plus excentriques que celles des planètes
·        Elles sont aussi un peu plus inclinées
·        Leur masse est peu élevée
·        Elles possèdent une queue de plasma et une queue de poussières
·        La température de surface est inversement proportionnelle à la racine carrée de la distance au Soleil (évident car loi en 1/d2)
·        La coma autour de la tête de la comète est lumineuse, due au dégazage de matière.
 
 
 
L’ÈRE SPATIALE.
 
Dans les années 1950, deux astronomes néerlandais ont marqué la science cométaire : Jan Oort qui imagine un immense réservoir approximativement sphérique de comètes au fin fond du système solaire (vers 50.000UA) d’où émergeraient les comètes à longue période, et Gérard Kuiper, qui lui, pense à une bande relativement plate située au delà de Neptune et qui serait un réservoir de comètes à courte période. Ces deux entités deviendront avec succès le nuage de Oort et la ceinture de Kuiper.
 
 
C’est Fred Whipple qui pense que les comètes sont composées de glace et de poussières (dirty snowball en anglais) et que le côté situé vers le Soleil s’échauffe, puis dégaze et donne ainsi naissance à des forces (faibles) non gravitationnelles.
 
La composition de ces forces fait varier légèrement l’orbite en obéissant aux lois de Kepler, un peu déroutantes : si on freine, l’orbite devient plus petite, si on accélère, l’orbite devient plus grande.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Une étape importante : le passage de la comète de Halley en 1986.
 
De nombreuses missions spatiales ont été lancées vers Halley en cette année, notamment :
·        La sonde européenne de l’ESA naissante, Giotto dont on peut voir le film de la rencontre.
·        Les sondes russes Vega 1 et 2.
·        La sonde japonaise Suisei.
 
Qu’a-t-on appris de cette rencontre ? (qui fut fatale pour la caméra de Giotto mais pas pour la sonde elle-même) 
 
La sonde Giotto passe à 700km du noyau avec une vitesse relative énorme : 70km/s.
Voir l’orbite de survol.
Le noyau est cratérisé et très sombre (albédo 0,05). Densité très faible.
Taille approximative : 16x8x7 en km.
 
À l’époque on détecte de la glace d’eau avec un rapport D/H (rapport entre l’hydrogène simple et le deutérium, isotope avec un neutron en plus dans le noyau) plus élevé que celui des océans terrestres.
On détecte aussi des poussières de silicates et des composés carbonés appelés CHON (acronymes de carbone, hydrogène, oxygène et azote) de très faible densité.
 
 
Au fur et à mesure que le temps passe de nouvelles missions et rencontres voient le jour
 
La sonde Deep Space 1 permet d’explorer le noyau de la comète Borelly en 2001 : pas de cratère, pas de glace d'eau en surface, température élevée et albédo très faible : 2,9%, noyau similaire à celui de Halley.
 
Et c’est la rencontre du siècle, la comète Shoemaker-Levy 9 (SL9) se brise en direct en 21 morceaux en passant près de Jupiter avant que ses morceaux ne s’écrasent dessus.
 
 
 
 
 
 
De nombreux survols de comètes et d’astéroïdes ont lieu lors de missions spatiales comme:
 
 
951 Gaspra en 1991, 12km astéroïde de type S (rocheux S= stone) par Galileo
243 Ida en 1993 encore Galileo 30km de type S aussi, possède un satellite : Dactyl
253 Mathilde 50km le plus étonnant découvert par Near, un énorme cratère à sa surface densité faible : 1,3
 
 
 
Beaucoup plus près de nous, la sonde Rosetta en route pour une comète au nom imprononçable (Churiomov-Gerasimenko), survole deux astéroïdes très différents :
 
·        L’astéroïde 2867 Steins de petite taille : 5km et de type E, achondrite enstatique
·        l’astéroïde 21 Lutetia (C/M) de l’ordre d’une centaine de km dont la rencontre est montrée en direct à la Cité des Sciences.
 
Certaines missions donnent lieu à des rendez vous spatiaux et mises en orbite :
 
·        La sonde NEAR-Shoemaker se met en orbite autour de 433 Eros en 2000 et va même plus tard se poser en douceur dessus.
Qu’apprend-on de cette cacahuète de 17km de long ? densité 2,7 ; on se rend compte aussi que malgré la faible gravité le fond des cratères sont obstrués par le régolite fluide qui y tombe par gravité.
·        La sonde japonaise Hayabusa se met en orbite elle, autour du plus petit des astéroïdes visités, Itokawa 350m de long ! Sa densité ? 1,9. Forme bizarre Il semble qu’il soit un agrégat de pierres. Voir ce que nous en a dit récemment P Michel.
 
 
 
 
·        La sonde Deep Impact survole et percute la comète 9P/Tempel 1 en 2005, étude du cratère d’impact et du flash après l’impact qui permettent ainsi d’avoir une idée de la densité du corps : très léger 0,35 !
·        La sonde Stardust, un peu avant, était passée dans la chevelure de la comète 81P/Wild 2 et avait ramené des échantillons sur Terre.
·        La sonde Epoxi (en fait Deep Impact rebaptisée) étudie la comète 103P/Hartley 2 en 2010, elle ressemble à Itokawa, on remarque des morceaux de glace qui s’en échappent.
·        La sonde Stardust-Next en 2011 effectue un survol de Tempel 1 après une orbite autour du Soleil pour voir les changements possibles.
 
 
 
 
Premiers bilans de ces explorations spatiales.
 
 
On découvre de petits corps (comètes astéroïdes) relativement comparables.
Ces objets primitifs sont irréguliers, cratérisés et riches en organiques.
 
Il se pourrait que la prochaine réunion de l’UAI en 2012 procède à une redéfinition de ces corps.
 
 
 
 
VISION ACTUELLE : L’EAU DANS LES ASTÉROÏDES.
 
 
 
De nombreux astéroïdes sont riches en eau (glace), par exemple, on pense que Cérès le plus gros des astéroïdes de la ceinture principale serait composé de 50% d’eau.
 
Cela s’explique en imaginant une ligne des glaces dans le système solaire, limite entre les zones où l’eau s’évapore et celles où elle se fige en glace et peut ainsi s’agglomérer avec des roches.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
NOTE PERSONNELLE :
Le rapport D/H, rapport entre la quantité de Deutérium (isotope de l’Hydrogène avec un neutron de plus dans le noyau) et l’Hydrogène « normal » (seulement un proton dans le noyau, donc deux fois moins lourd que D), donne une indication de l’origine de l’eau (l’eau peut être soit H20 soit HDO, eau semi-lourde ; soit D2O, eau lourde ; où un ou deux D a remplacé un H) dans le système solaire
Or il semble que l’enrichissement de l’eau en Deutérium soit antérieur à la formation du système solaire, il ne s’effectue que dans le milieu interstellaire froid.
Le rapport D/H est un marqueur des zones froides du système solaire (10 à 30K), si il est élevé, cela signifie que le corps dont il est issu provient des zones froides (extérieures) du disque proto planétaire.
Donc on s’attendrait à avoir un D/H plus grand pour les comètes que pour les planètes géantes, car formées plus loin.
Pour information la nébuleuse solaire (mesuré dans l’atmosphère de Jupiter) a un D/H de 2 10-5 soit près de 10 fois inférieur au D/H terrestre.
 
 
Que remarque-t-on ?
 
 
 
D/H océans terrestres
1,6 10-4
Valeur SMOW : standard mean ocean water
D/H Halley
3 10-4
Et quelques comètes de Oort :
Hale Bopp, Hyakutake..
D/H astéroïdes type C
1,4 10-4
Comme chondrites carbonées
D/H Hartley 2
1,6 10-4
Nouvelles observations de cette comète de la ceinture de Kuiper
 
Ces nouvelles observations très récentes, dont nous avons parlé dans ces colonnes récemment, grâce notamment à Nicolas Biver, montrent que contrairement à ce que l’on pensait, l’eau des océans pourrait provenir de corps de la ceinture de Kuiper : astéroïdes carbonés et noyaux de comètes (de la famille de Jupiter).
 
 
 
En ce qui concerne la définition des astéroïdes et des comètes, on se heurte à quelques problèmes :
·        On découvre des noyaux cométaires qui deviennent des astéroïdes, ce sont des noyaux qui ont perdu toute leur glace et dont la surface est protégée par une couche isolante, comme pour 4015 Wilson-Harrington. C’est une comète « éteinte ».
·        Des astéroïdes deviennent des comètes ; ce sont généralement des objets si éloignés que leur glace ne peut pas fondre ; un exemple est la découverte du Centaure 2060 Chiron en 1977 qui devient la comète 95P/ Chiron. Tous les objets de la ceinture de Kuiper (les KBO) pourraient probablement devenir des comètes.
·        Il semble aussi que depuis quelques années on découvre des objets dans la ceinture principale qui seraient « mixtes », ils auraient une activité sur une partie de leur orbite. Des exemples : 133P/ Elst-Pizarro, 176P/ Linear, 238P/ Read..
 
 
 
 
EN CONCLUSION.
 
Les astéroïdes sont riches en eau et en composés carbonés comme les noyaux cométaires.
 
Il se produit des métamorphoses de comètes en astéroïdes et réciproquement.
 
Comètes et astéroïdes ont pu contribuer à apporter l’eau des océans terrestres et aussi sur d’autres planètes telluriques.
 
Il est essentiel de prévoir encore des missions spatiales avec retour d’échantillons.
 
 
 
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN.
 
La mission Giotto à l’ESA.
 
The Halley Multicolour Camera (HMC) par le Max Planck Institute.
 
La mission NEAR.
 
La mission Rosetta vers les astéroïdes et comètes CR de la conférence de JPM à la SAF
 
Survol de Tempel-1 par Stardust-NExT : CR de la soirée du 15 Février 2011
 
L’eau dans le système solaire CR de la conférence SAF de Th Encrenaz.
 
Des poussières extra terrestres en Antarctique : CR conf SAF de J Duprat du 17 Février 2010
 
L’eau des origines 
 
The Asteroids and Comets They Are A-Changin'
 
Observation de la plus grosse comète connue: (2060) Chiron par D. Bergeron.
 
La mission Rosetta et les comètes : CR de la conférence de L Jorda à la SAF le 6 Avril 2011
 
Astéroïdes et comètes : CR de la conférence de P Michel aux RCE 2006
 
 
 
 
 
Bon ciel à tous
 
 
Jean Pierre Martin   Président de la commission de cosmologie de la SAF
www.planetastronomy.com
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