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L'eau de la comète de Rosetta n'est pas celle de la Terre

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Les premières mesures de l'instrument Rosina, porté par la sonde Rosetta, révèlent un rapport deutérium/hydrogène (ou D/H) de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko très différent de celui de l'eau présente sur Terre. Nos océans viendraient donc plutôt des astéroïdes ou d'autres comètes... Ces résultats indiquent également que les comètes de la famille de 67P ne sont pas originaires d'une unique région, la ceinture de Kuiper. Certaines proviendraient du lointain nuage de Oort.

Mosaïque de 4 images du noyau de 67P/Churyumov-Gerasimenko — surnommée Tchouri — prises par la caméra de navigation (Navcam) de Rosetta, le 20 novembre 2014. On distingue les jets de gaz et de poussières qui sont à l’origine de son atmosphère, la coma. Les mesures de spectrométrie de masse effectuées par l’instrument Rosina suggèrent que l’eau qui y abonde n’est pas la même que celle de nos océans. © Esa, Rosetta, Navcam, CC BY-SA IGO 3.0

Nés il y a 4,55 milliards d'années, les différents corps qui composent le Système solaire (Terre, planètes, astéroïdes et comètes) ont, au départ, été formés à partir du même nuage de gaz et de poussière : la nébuleuse protosolaire. À partir de cette origine commune, ils ont évolué différemment en fonction de leur orbite, et donc de leur exposition au rayonnement solaire. Très éloignées du Soleil pendant l'essentiel de leur vie, les comètes n'ont pratiquement pas évolué et constituent les témoins privilégiés des conditions qui prédominaient lors de la naissance du Système solaire. Les compositions isotopiques de leurs principaux constituants sont donc susceptibles de fournir des informations uniques pour décrire les conditions et les processus de la formation du Système solaire, et notamment l'origine de l'eau sur Terre.

Le rapport deutérium/hydrogène (D/H) constitue un marqueur clé pour déterminer l'origine de l'eau sur Terre et comprendre le rôle qu'ont pu jouer les comètes ou les astéroïdes. L'étude détaillée des premiers spectres obtenus par l'instrument Rosina, depuis son arrivée au voisinage de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, a conduit à une valeur du rapport D/H de 5,3 ±0,7 10-4. Or, sa valeur de l'eau des océans de la Terre est de 1,55 10-4.

Ce rapport, fortement enrichi en deutérium par rapport à notre biosphère, ne concorde donc pas avec les hypothèses qui attribuent une origine cométaire à l'eau présente dans l'atmosphère et les océans terrestres, à l'inverse de ce que laissaient penser d'autres résultats sur les comètes de la famille de Jupiter. La valeur du rapport D/H terrestre étant comprise dans la gamme des rapports D/H des astéroïdes situés entre Mars et Jupiter, l'eau des océans sur Terre pourrait ainsi provenir préférentiellement des astéroïdes et de certaines comètes. Ces résultats importants viennent d'être publiés dans la revue Science Express.

Valeurs des rapports deutérium/hydrogène (D/H) dans différents objets du Système solaire, regroupés par couleur avec les planètes et satellites (bleu), les chondrites de la ceinture d’astéroïdes (gris), les comètes originaires du nuage de Oort (violet) et les comètes joviennes (rose). 67P/Churyumov-Gerasimenko (jaune) possède un rapport D/H différent des comètes de sa famille. © B. Marty, Esa, Altwegg et al.

Rosetta étudie aussi d'autres éléments volatils

Par ailleurs, les réservoirs cométaires sont situés à des distances considérables du Soleil : le nuage de Oort, par exemple, s'étend jusqu'à plus de 100.000 UA (100.000 fois la distance Terre-Soleil) et est la source des comètes de longue période telles la célèbre Halley. La ceinture de Kuiper, située entre 30 et 55 UA, est quant à elle connue pour être à l'origine des comètes de la famille de 67P/Churyumov-Gerasimenko qualifiées de « comètes joviennes » car les parties lointaines de leur orbite sont voisines de celle de Jupiter. Selon les nouveaux résultats de Rosina, les comètes de cette famille ne proviendraient pas toutes d'une région source unique, la ceinture de Kuiper. Certaines pourraient provenir en effet du vaste nuage de Oort.

Les chercheurs souhaitent désormais continuer à décrypter la composition chimique et isotopique de l'atmosphère de 67P/Churyumov-Gerasimenko, notamment pour d'autres espèces gazeuses que l'hydrogène, comme les gaz rares ou l'azote. Ces mesures devraient permettre d'explorer en détail l'origine des éléments volatils sur Terre permettant l'apparition de la vie. De nouveaux résultats sont attendus dès la semaine prochaine à l'occasion des rencontres de l'Union américaine de géophysique et aussi courant janvier 2015.

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