Stardust démontre l'influence des comètes sur notre atmosphère

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Par Jean Etienne, Futura-Sciences

Il y a près de deux ans, la sonde américaine Stardust ramenait sur Terre des échantillons de poussière de la comète 81P/Wild 2, collectés durant un voyage au long cours de huit années à travers le système solaire. Des équipes françaises ont participé à leur analyse.

Recueillir ces grains de matière représentait un défi à l’heure où la technologie restait hasardeuse pour un rendez-vous en douceur avec un de ces astres chevelus, un prélèvement de matière et un retour sur Terre. Aussi l’option choisie fut-elle toute différente : un passage rapide de Stardust, équipé d’un piège à particules, à travers la chevelure de la comète au sein de laquelle de telles poussières abondent.

Ce piège à particules était formé d’aérogel de silice au sein duquel les grains devaient s’engluer, l’ensemble revêtant l’aspect d’une raquette ensuite protégée dans une coque revêtue d’un bouclier thermique en vue de son retour sur Terre. La mission a parfaitement réussi.

Le noyau de la comète Wild 2 vu par Stardust. Crédit Nasa

Parmi les équipes bénéficiaires de ces échantillons, on relève le Centre de recherches pétrographiques et géochimiques de Nancy (CRPG, CNRS), dont Bernard Marty et ses collègues américains des universités du Minesota, de Berkeley et du Lawrence Livermore National Laboratory publient les premières analyses cette semaine dans la revue Science.

La comète 81P/Wild 2 avait été choisie parce qu'elle ne s'est approchée du Soleil que récemment et son matériau a donc été peu exposé à autre chose que l'environnement qui l’a vu naître il y a 4,56 milliards d’années au-delà de l’orbite de Neptune. Un des objectifs de l’expérience était l’analyse des gaz rares (hélium et néon) qu’elle renferme, et qui sont des indicateurs privilégiés de l’origine et des processus d’évolution des systèmes naturels, y compris le système solaire.

Autopsie d’une comète

Ces gaz rares font partie intégrante de la matière des noyaux cométaires, constitués de grains de silicate, de métaux, de matière organique, le tout mélangé à de la glace d’eau, de monoxyde de carbone et de méthane, entre autres. Ayant pu piéger de nombreux composés volatils, ils sont souvent considérés comme les fossiles de notre système planétaire.

Mais l’analyse de ces éléments se heurtait à de nombreuses difficultés. La rencontre entre Stardust et l’environnement de la comète s’étant produite à environ 6 kilomètres par seconde, les grains ont littéralement explosé lors de leur entrée dans l’aérogel et ont intensivement dégazé, y creusant un tunnel s'évasant en profondeur.

Microphotographies de traces de pénétration de particules cométaires.
Crédit : Nasa

Une première série d’analyses a été effectuée au CRPG de Nancy, sur des échantillons de l’aérogel provenant des parois des cavités. Ceux-ci ont été fondus sous vide poussé au moyen d’un laser infrarouge, puis les gaz obtenus ont été analysés par spectrométrie de masse. Les données ont ensuite été corrélées à celles obtenues au départ d’aérogel vierge. Les résultats démontrent un excès en hélium et en néon dont les valeurs isotopiques attestent d’une origine extraterrestre.

Une deuxième série d’analyses a été conduite à l’université du Minnesota au moyen d’un micro-four, montrant des proportions similaires et confirmant les premières mesures. Celles-ci apportent cependant un élément nouveau : les gaz ainsi formés sont inclus dans des phases réfractaires, c’est-à-dire formées à haute température, et non dans les glaces du noyau comme on le pensait à l’origine. La composition isotopique de ces gaz rares s’apparente beaucoup plus à celle des météorites qu’à celle de la nébuleuse primitive ayant donné naissance à notre étoile.

Des gaz rares en d’énormes quantités

Les analyses des échantillons par d’autres équipes ont indiqué la présence d’olivine, de métal, de pyroxène, sous des phases ne pouvant se former qu’à très haute température près d’un Soleil naissant, avant d’être intimement mélangés à de la glace aux confins du système solaire.

Grain de poussière cométaire essentiellement composé de silicates dégagé de l'aérogel.
Crédit : Nasa

La proportion importante de gaz rares découverte dans la matière de 81P/Wild 2 ne trouve d’équivalent que dans certaines poussières interplanétaires, ce qui suggère qu’une importante fraction de celles-ci, dont des échantillons sont fréquemment prélevés dans la haute atmosphère par la Nasa, ont une origine cométaire.

Cette constatation confirme l’hypothèse selon laquelle les comètes auraient enrichi les planètes du système solaire intérieur en éléments volatils au cours de leur formation, comme lors du dernier bombardement intense qu’ont connu la Terre et la Lune voici 3,8 milliards d’années.

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