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Rosetta examine les fractures de Tchouri

ActualitéClassé sous :comète , 67p/Churyumov-Gerasimenko , Chury

Soucieux de comprendre les moteurs de l'évolution d'une comète au cours de son orbite autour du Soleil, une équipe a étudié de près les multiples fractures observées par Rosetta à la surface de Tchouri. Ils en ont identifié trois types, à différentes échelles, ce qui indique que le noyau cométaire bilobé n'a pas encore connu beaucoup de cycles saisonniers.

Image prise par Rosetta le 19 septembre 2014 à 28,3 km du centre du noyau de Tchouri. La fissure visible en haut à gauche se situe sur le « cou » de la comète, dans la région nommée Hapi. À droite on aperçoit le petit lobe. Image encore jamais publiée extraite du portfolio de l’Esa « Year at a comet » (« une année autour d’une comète ») © Esa, Rosetta, Navcam – CC BY-SA IGO 3.0

Nous ne dirons jamais assez le bonheur et la chance que nous avons de pouvoir scruter, à travers les yeux de Rosetta, l'évolution du noyau d'une comète au cours d'une partie de son parcours autour du Soleil. Les chercheurs ont en effet le plaisir d'étudier en détail celui de 67P/Churyumov-Gerasimenko, à diverses altitudes, depuis plus d'un an déjà (et quelque 750 millions de km de parcourus avec la comète) — rappelons que le 13 août dernier, Tchouri franchissait le périhélie, le point de son orbite le plus proche du Soleil — et même depuis sa surface, grâce à l'atterrisseur Philae, dépêché sur place le 12 novembre 2014.

Plus les semaines passent, plus le portrait de 67/C-G, et à travers elle, celui des comètes, se fait plus net. Les études sur sa morphologie et les processus qui produisent l'activité caractéristique de ces astres chevelus, formés il y a environ 4,5 milliards d'années, se multiplient. Ainsi, par exemple, faisions-nous connaissance, début juillet, de ses différents gouffres, fosses ou dolines, à travers une enquête sur l'origine de ses jets de gaz qui hérissent sa chevelure.

Quatre exemples de fractures avec motifs polygonaux, observées à différentes échelles sur le noyau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Le premier encadré, en haut à gauche, montre un terrain situé dans la région Apis (proche d’Imhotep, sur le grand lobe). La largeur des polygones varie de 2 à 5 m. En haut, à droite, on distingue, dans la région d’Atum (sur un flanc du grand lobe), des fissures en expansion dont les plus longues s’étendent sur 250 m. À plus petite échelle, des lignes s’entrecroisent. L’image en bas, à gauche, montre de grandes fractures polygonales larges de 15 m avec des intersections octogonales, aux limites de la région Nut (petit lobe). En bas, à droite, des fractures ont été observées sur les reliefs situés à la croisée des régions Anubis et Atum, Ash et Seth. Retrouvez la position de ces régions sur la carte interactive de l’Esa : Comet-Viewer. © Esa, Rosetta, MPS for OSIRIS Team MPS, UPD, LAM, IAA, SSO, INTA, UPM, DASP, IDA

Différents types de fractures

Une nouvelle étude nous invite à découvrir à présent les nombreuses fractures observées à la surface du noyau cométaire. En passant en revue les images en haute résolution prises entre le 6 août 2014 (date d'arrivée de Rosetta) et le 1er mars 2015, entre 8 et 18 km d'altitude, une équipe de géophysiciens en a dégagé trois types distincts : sur des falaises, des rochers et des réseaux de longues fissures.

En outre, les auteurs indiquent qu'ils ont identifié quelques rares cas de fractures parallèles dans la région d'Athor, entre le cou et le petit lobe de même que dans la partie nommée Aker, sur le plus grand des deux lobes du noyau (retrouvez ces régions sur la comète avec la carte interactive de l'Esa, Comet-Viewer.

Les fissures les plus répandues sont celles qui forment des réseaux à petite et grande échelle (jusqu'à 250 m) dans des régions plus ou moins planes. Les chercheurs ont remarqué l'existence de motifs polygonaux créés par les lignes de fractures qui se croisent (leur taille varie de 2 m à 15 m). Une caractéristique qui peut rappeler une peau d'éléphant et que l'on retrouve à la surface de Mars et de la Terre, témoignant d'une contraction de la glace sous la surface.

Deux exemples de fractures observées par Rosetta dans la région d’Ash, sur le plus grand des deux lobes du noyau de Tchouri. À gauche, dans l’encadré du haut, les flèches orange indiquent les fractures les plus anciennes. La jaune en montre une plus récente dont la largeur est estimée de 1 à 1,2 m. À droite, on distingue un relief peu à peu grignoté par l’érosion, Une grosse fracture est indiquée par la flèche. Des éboulis témoignent du démantèlement de la falaise. © Esa, Rosetta, MPS for OSIRIS Team MPS, UPD, LAM, IAA, SSO, INTA, UPM, DASP, IDA

D'autres du même type couvrent aussi des falaises à l'image d'ailleurs de celle photographiée par Philae, dans la région d'Abydos où il s'est retrouvé coincé après quelques rebonds. La sonde spatiale en a observé également dans la vaste région de Seth, sur le grand lobe de la comète. Leurs orientations variables suggèrent que les contraintes exercées ont changé de directions dans le temps. En conséquence de l'érosion, on retrouve au pied de ces falaises des éboulis. L'une des premières étapes du processus.

Enfin, les rochers de diverses tailles arborent aussi des fissures. Superficielles ou plus profondes pour les plus abimés, en cours de fragmentation. À cet égard, on peut comparer deux exemples dans l'aire d'Imhotep, connue pour ses rocs aux noms de pyramides comme celui de Cheops et son survol par Rosetta, à seulement 6 km d'altitude, le jour de la Saint-Valentin.

Alternance des jours, des nuits et des saisons

Naturellement, le principal facteur d'érosion qui touche les comètes est le changement de températures. Celui-ci est réglé sur les saisons de l'astre, relatif à son orbite elliptique autour de notre étoile. Pour Tchouri, comme nous l'avons vu, l'été vient tout juste de commencer. Durant un mois environ, il fera encore relativement chaud à sa surface et cela même si nous venons de dépasser le périhélie. Il y a de grosses différences thermiques avec l'alternance des jours et des nuits, sans parler qu'il y a des régions plus exposées que d'autres. Il en va de même avec les différences entre l'intérieur et l'extérieur de ce corps crevassé pétris de glaces, de poussières et de vides.

La température contraint les glaces et il faut bien entendu ajouter à cela la fuite corrélée des matériaux les plus volatils au fur et à mesure que la comète progresse dans le Système solaire interne. C'est ainsi que tous les 6 ans et demi (période orbitale de 67P/C-G), depuis quelques siècles ou millénaires, les cycles de contractions des glaces se succèdent. À court terme et à long terme. De longues périodes froides en suivent de plus courtes et chaudes qu'il faut conjuguer à la rotation du noyau (12,5 heures). Celui-ci s'amenuise inexorablement.

De grands rochers fissurés et en cours de fragmentation. La photo de gauche en montre un d’environ 60 m de large, situé dans la région d’Imhotep. Celui de droite, dans la région d’Atum, est à un stade moins avancé. © Esa, Rosetta, MPS for OSIRIS Team MPS, UPD, LAM, IAA, SSO, INTA, UPM, DASP, IDA

« Mais la présence de fractures dans des contextes différents, en plus des fractures isolées dans Anuket et Aker, suggère qu'il y a "d'autres mécanismes à l'œuvre" », estime Ramy El-Maarry (université de Bern) qui a dirigé l'équipe. Par exemple, peut-être que les forces mécaniques liées à la rotation ou l'orbite de la comète autour du Soleil sont responsables des fissures dans Anuket, mais les falaises fracturées de Hathor pourraient résulter de la formation du noyau, peut-être lorsque deux petits cometisimaux sont entrés en collision. »

À terme, les chercheurs considèrent que la surface de la comète est vouée à s'aplanir comme c'est déjà le cas dans certaines régions. Les nombreuses aspérités qu'on lui connaît actuellement sont significatives que ce corps céleste d'un peu plus de 4 km de long n'a pas (encore) éprouvé un très grand nombre de cycles saisonniers ni une trop importante altération par dégazage.

Aussi, « la surveillance des changements de ces fractures après l'actuel périhélie et les modélisations de l'évolution de la comète dans le temps, vont nous permettre de tester nos différentes hypothèses sur la formation de ces fractures » conclut le principal auteur de l'article publié en ligne le 15 juillet dans Geophysical Research Letters.

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