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Rosetta au périhélie : Francis Rocard explique la comète et la mission

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À l'heure du passage de la sonde Rosetta au périhélie de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, ce jeudi 13 août, Futura-Sciences s'est entretenu avec Francis Rocard, responsable des programmes d'exploration du Système solaire au Cnes. Il fait le point sur les dernières découvertes scientifiques, qui change notre vision des comètes, et sur le futur de cette mission de l'Esa, puisqu'il est question d'un atterrissage mouvementé.

La comète 67P/Churyumov–Gerasimenko, sur laquelle se trouve quelque part le petit atterrisseur Philae, observée par la sonde Rosetta. L'image vient de la modélisation interactive 3D visible sur la page Rosetta du site de l'Agence spatiale européenne. © Esa

Plus d'un an après que avoir rejoint la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, le 6 août 2014, la sonde Rosetta « est très bon état » nous confirme Francis Rocard. Mieux encore, « tous les instruments sont fonctionnels et si Cosima (pour l'analyse des grains) donnait du souci, ses problèmes sont en voie de résolution ».

Tous les voyants sont donc au vert mais, toutefois, les « contrôleurs au sol sont attentifs à l'environnement de Rosetta ». Construite par Airbus Defence and Space, la sonde est sensible, à causes de ses senseurs stellaires, aux grains de poussière produits par la comète, ce qui l'a contrainte à rester à bonne distance, à environ 200 kilomètres. Une distance qui « complique les communications de Philae ». Et ce n'est pas un vain mot. Après la joie d'avoir rétabli le contact avec l'atterrisseur, il a de nouveau été perdu« On ne comprend pas très bien ce qui se passe et nous n'avons pas un diagnostic définitif de la situation. On cherche le ou les problèmes. »

Les différentes régions de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko et son axe de rotation. © Esa

Un problème de communication

En plus de cette intermittence, les communications, quand elles sont établies, ne sont pas bonnes. Plusieurs raisons sont possibles. « On sait qu'il y a un transpondeur hors service et nous ne savons pas si le second est complètement opérationnel. » De plus, la position de Philae peut expliquer à elle seule cette difficulté à communiquer. Depuis son atterrissage chaotique, Philae est « incliné sur le flanc, ce qui induit que son lobe d'antenne (comprendre le diagramme de rayonnement) est à peu près rasant avec la surface de la comète qui, elle-même, n'est pas plate du tout ». Or, l'antenne est optimisée pour fonctionner à la verticale locale du petit atterrisseur. Aujourd'hui, elle est plus proche d'une position horizontale que verticale, ce qui laisse à penser que « les signaux peuvent être altérés par une réflexion sur la surface de la comète puis reçus par Philae dans un mode plus ou moins dégradé ».

Enfin, Rosetta ne pouvant pas s'approcher trop près de la comète, la « distance entre les deux engins peut aussi expliquer une partie des problèmes de communication ». L'espoir est que soit trouvée une « fenêtre de communication quand la comète sera moins active et que Rosetta pourra se rapprocher plus près du noyau, en septembre ou en octobre ». Toutefois, si le Cnes ou l'Agence spatiale européenne ne « parviennent pas à communiquer avec Philae avant novembre 2015, la situation deviendra très problématique ». Philae risque alors de ne plus disposer d'assez d'énergie« Les chances de le faire travailler et compléter ce qui a été fait après son atterrissage sur la comète seront alors proches de zéro. »

La sonde Rosetta tourne depuis le 6 août 2014 autour de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko (selon l'orthographe anglophone). Elle n'est pas en orbite stable autour de ce corps léger, la gravité au sol y étant de un cent-millième de la gravité terrestre. © Idé

L'intérêt des comètes pour comprendre l'origine de la vie est renforcé

Justement, les mesures réalisées avec les dix instruments de l'atterrisseur durant 63 heures après sa séparation d'avec Rosetta, les 12, 13 et 14 novembre, ont donné lieu à une série de résultats scientifiques dont Futura-Sciences s'est fait l'écho. On retiendra que Ptolemy, qui mesure la composition isotopique des éléments légers, « prétend avoir découvert des polymères » et Cosac, qui analyse les gaz et les molécules organiques complexes prélevés dans le sol par un foret, a « par sublimation naturelle trouvé des molécules comportant au moins trois atomes de carbone ». Ce résultat acquis lors du premier contact avec la comète le 12 novembre 2014 pourrait être amélioré avec le retour au travail de Philae. En effet, il lui est « possible de chauffer ces échantillons du sol, jusqu'à une 800 °C et donc de volatiliser des molécules plus lourdes ».

Quant à Consert, il a montré qu'un « noyau homogène, sans bloc rocheux d'une centaine de mètres ». C'est un résultat intéressant car « cela permet de mieux contraindre la façon dont cette comète s'est formée, il y a quelque 4,6 milliards d'années »A contrario, la présence de gros blocs aurait signifié une formation plus chaotique, « fracturée par un impact violent et réagglomérée par la suite ».

Autre résultat intéressant, le panorama de Civa montre que « le matériau cométaire est fracturé, d'où une fragilité inhérente aux comète ». Ce n'est pas surprise car les comètes se brisent fréquemment et 67P/Churyumov-Gerasimenko n'échappe évidemment pas à cette règle. D'ailleurs, au niveau du cou, elle est fortement fracturée, traversée par « une fracture longue d'une centaine de mètres et large de plusieurs mètres ». C'est probablement une zone de rupture potentielle mais il est bien difficile de prévoir quand elle se produira. « Va-t-elle se fracturer à ce périhélie ou dans 3, 4 ou 5 périhélies ? C'est quelque chose de difficile à prédire mais cela serait formidable si l'événement se produisait sous le regard de Rosetta. »

Dans la catégorie surprise, les scientifiques s'attendaient à « trouver des molécules organiques noyées dans la glace ». Au lieu de cela, « il a été observé de gros grains sans glace, vraisemblablement déjà sublimée ». Toutefois, sur certaines images il est possible d'apercevoir quelques points brillants qui « nous font dire qu'il s'agit de grains de poussières riches en glace se retrouvant soudainement à la surface de la comète ». Autre surprise, la « comète n'est pas magnétisée ». C'est une donnée à prendre en compte dans les modèles de formation des comètes et du Système solaire. On suppose que le champ magnétique aide « à l'agglomération des grains mais qu'il ne doit pas fonctionner quand les grains atteignent une taille d'un mètre ».

Un jet de matière (10 mètres par seconde) surpris par la sonde Rosetta le 29 juillet 2015. © ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team

Au périhélie, les scientifiques vont se focaliser sur les « observations macroscopiques de la surface et les modifications qui vont se produire »« Nous avons observé en arrivant à proximité de la comète, avant le mois d'août 2014, de grands gros blocs rocheux de deux mètres de diamètre en co-orbite avec la comète », c'est-à-dire qu'ils naviguent sur une orbite képlerienne par rapport au Soleil. Ces blocs se sont probablement « arrachés de la comète au périhélie précédent en 2009 et se retrouvent aujourd'hui à plusieurs centaines de kilomètres du noyau ».

Bien que la gravité soit très faible à la surface de la comète, il faut tout de même une force pour expulser des blocs rocheux dans l'espace. Le mécanisme et les phénomènes explosifs associés n'ont toujours pas été observés. Ils font partie des phénomènes qui « pourraient êtres vus quand l'accumulation de chaleur dans le noyau sera maximale ». On sait tout de même, par les observations d'un grand nombre de comètes, qu'elles « n'ont pas une activité parfaitement symétrique entre l'approche au périhélie et l'éloignement depuis le périhélie ». Autrement dit, si le 13 août correspond au passage au plus près du Soleil (186 millions de kilomètres), « on peut s'attendre que le maximum d'activité soit légèrement décalé par rapport cette date » et que des sursauts d'activités surviennent quelques semaines après le périhélie.

Comme il possible de le voir sur les photos de la comète, elle est déjà très active. Ses jets, observés depuis quasiment un an, montent en intensité. Comme « l'axe de rotation de la comète induit des effets saisonniers », les zones actives d'aujourd'hui ne sont pas celles d'hier ! Ce sont d'autres surfaces qui se modifient sous l'effet d'une activité plus prononcée. Quant aux queues de la comète, les observations coordonnées par l'Esa, auxquelles participent également des astronomes amateurs, « en montrent une qui fait déjà 120.000 kilomètres ». Ce n'est pas gigantesque par rapport à celles des comètes les plus actives connues, « dont certaines pouvaient s'étendre sur 100 millions de kilomètres (queue de ions) ».

Un crash plus ou moins contrôlé sur la surface de la comète

Après ce passage, la mission Rosetta est prévue pour durer jusqu'en septembre 2016. « On va faire l'arc symétrique de celui que l'on a fait depuis le réveil en janvier 2014. » À cette date, la distance au Soleil sera de trois unités astronomique. Cela va forcément « induire des problèmes d'énergie sur Rosetta et Philae sera mort depuis déjà longtemps ». Rosetta, « qui n'a pas été conçue pour se poser sur le noyau, va tout de même le faire ». Pour cela, elle va effectuer des « spirales rapprochées du noyau jusqu'à ce qu'elle se pose... en cassant beaucoup de choses. Elle ne survivra probablement pas à son atterrissage ».

Une autre alternative aurait été de la « remettre en hibernation et de la réveiller six ans et demi plus tard pour de nouveau étudier 67P/Churyumov-Gerasimenko ». Un scénario abandonné probablement parce que les ergols ne le permettaient pas et aussi parce qu'il aurait été trop coûteux de maintenir une équipe pour surveiller la sonde. Les scientifiques ont « préféré un atterrissage risqué sur la comète qui leur permettra de faire des mesures très rapprochées du noyau ».

Pour aller plus loin

Comment notre système solaire s’est-il formé ? Les planètes ont-elles toujours évolué dans l'ordre dans lequel nous les connaissons et, au-delà de notre Système solaire, trouve-t-on des systèmes stellaires comparables au nôtre ? À toutes ces questions, et d'autres, cet ouvrage apporte un certain nombre de réponses. © Éditons Le Pommier

Francis Rocard est l'auteur de nombreux ouvrages de vulgarisation scientifique. Le dernier en date, écrit avec Florence Chiavassa (Responsable Recherche & Technologie en planétologie au Cnes), s'interroge sur la véritable histoire du Système Solaire (titre de l'ouvrage), laquelle pourrait bien s'apparenter à un billard cosmique. Publié aux Éditions Le Pommier dans la collection Les plus grandes Petites Pommes du Savoir n°2, il est destiné à tout public.