Dans la chevelure de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, alias Tchouri, l'instrument Rosina, à bord de la sonde spatiale Rosetta, avait découvert de l'oxygène, sous forme moléculaire (O2) comme dans l'atmosphère terrestre. Une analyse montre qu'il provient du milieu interstellaire et qu'il s'est formé sous l'influence des rayons cosmiques au sein de grains de glace qui n'ont jamais fondu.

Une équipe internationale de chercheurs, dirigée par OlivierOlivier Mousis du Laboratoire d'astrophysiqueastrophysique de Marseille (CNRS/Aix-Marseille Université), Françoise Pauzat et Yves Ellinger du Laboratoire de chimiechimie théorique (CNRS/Université Pierre et Marie CurieMarie Curie), a découvert que l'oxygène dans la chevelure (ou comacoma) de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko aurait été formé à partir de moléculesmolécules d'eau cassées par le bombardement de rayons cosmiquesrayons cosmiques galactiques.

Ces molécules étaient alors sous forme de grains de glace situés dans le nuage interstellairenuage interstellaire, qui a précédé la nébuleusenébuleuse protosolaire d'où est né le système solairesystème solaire. Les molécules d'oxygèneoxygène ainsi formées se seraient stabilisées lors de leur inclusion dans les trous créés dans la glace d'eau par le bombardement des rayons cosmiques galactiques. Ces grains de glace auraient par la suite été transportés dans les parties externes de la nébuleuse protosolaire, et se seraient agglomérésagglomérés pour former les comètes.

Une molécule d'oxygène (les haltères rouges au centre du dessin) emprisonnée dans une cavité au sein d'un grain de glace. Les molécules d'eau (en rouge et blanc) forment un réseau cristallin qui, localement, peut retenir des molécules de gaz : c'est un clathrate. © O. Mousis <em>et al.</em>

Une molécule d'oxygène (les haltères rouges au centre du dessin) emprisonnée dans une cavité au sein d'un grain de glace. Les molécules d'eau (en rouge et blanc) forment un réseau cristallin qui, localement, peut retenir des molécules de gaz : c'est un clathrate. © O. Mousis et al.

La glace des comètes est solide depuis des milliards d'années

L'étude montre que, même si elle a pu subir des transitions de phasetransitions de phase (cristallisation de la glace originellement amorpheamorphe), l'eau est restée sous forme solidesolide depuis sa formation dans les régions froides du milieu interstellaire jusqu'à son incorporation dans les comètes dans les parties externes de la nébuleuse protosolaire.

Ce résultat permet d'expliquer la forte corrélation entre les taux de production de l'oxygène et de l'eau mesurés dans la coma de 67P/Churyumov-Gerasimenko, et est également compatible avec les différents scénarios prédisant la formation des comètes à partir de glaces amorphes, de clathrates ou de glaces cristallines. Il implique aussi que la température de la nébuleuse protosolaire n'a jamais pu excéder 150 K (température de sublimationsublimation de la glace d'eau) dans la région de formation des comètes. Cette étude, issue d'une collaboration interdisciplinaire entre astrophysiciensastrophysiciens et chimistes théoriciens, a été publiée dans The Astrophysical Journal Letters.