29/10/2015

Rosetta détecte de l’oxygène moléculaire inattendu sur 67P/Churyumov–Gerasimenko

On ne parle que de ça depuis hier. Rosetta a détecté la présence inattendue de dioxygène dégazant de la surface de la comète 67P/Churyumov–Gerasimenko. C’est la première fois que de l’oxygène est observé en abondance sur une comète, et sa présence n’est pas encore clairement expliquée.



ESA/Rosetta/NAVCAM
La coma de la plupart des comètes a une composition chimique dominée par trois molécules : H2O (eau), CO (monoxyde de carbone) et CO2 (dioxyde de carbone). Ces trois gaz à eux seuls peuvent former 95% de la densité totale de gaz. Et certaines comètes ont montré en plus la présence de molécules plus complexes comme des composés soufrés ou des hydrocarbures plus ou moins complexes. Mais alors que l’oxygène moléculaire, le dioxygène (O2) a déjà été observé dans le système solaire en dehors de la Terre, par exemple sur des satellites glacés de Jupiter ou Saturne, on n’en avait encore jamais trouvé la trace sur des comètes.
L’abondance de dioxygène qu’à mesurée l’équipe internationale exploitant le spectromètre de masse ROSINA-DFMS de la sonde Rosetta est importante : elle est comprise entre 1% et 10% de celle de l’eau (qui est rappelons-le la composante principale), avec une valeur moyenne de 3,8%.

Ces données ont été acquises entre septembre 2014 et mars 2015 et ont permis de différencier très finement les trois espèces chimiques dont le signal se situait dans la région du dioxygène : O2 (dioxygène), S (soufre atomique), et CH3OH (méthanol). L’origine cométaire du dioxygène détecté ne faisait aucun doute lorsque l’analyse montra le nombre de molécules qui augmentait en fonction de l’inverse du carré de la distance quand Rosetta s’approchait de la surface de Chury, à 30 km, 20 km puis 10 km.
Le spectromètre de masse ROSINA-DFMS (ESA)
On observe par ailleurs une très forte corrélation entre la densité de H2O et celle de O2. Cela indique que ces deux molécules ont une origine commune dans le noyau cométaire et que les mécanismes qui les libèrent sont liés, contrairement à d’autres composés comme le CO ou l’azote moléculaire (N2), également détecté, qui ne montrent pas de corrélation avec l’eau.

En revanche, le ratio O2/H2O décroit quand l’abondance en eau est élevée, ce qui pourrait être causé par le fait que la glace de surface est produite via un processus cyclique de sublimation-condensation d’après les auteurs.
Les chercheurs observent en outre que le rapport O2/H2O est semblable dans toute la coma et n’a que très peu évolué quand la comète s’est rapprochée du soleil. L’origine de cet oxygène moléculaire est débattue : elle aurait pu être issue de processus de photolyse ou de radiolyse des molécules d’eau, lorsque des photons énergétiques ou des électrons viennent casser les molécules H2O et permettent la recombinaison des atomes, mais André Bieler et ses collègues montrent que cette voie n’est pas viable et proposent plutôt que cet oxygène a dû être incorporé au sein du noyau cométaire lors de sa formation aux débuts du système solaire, les grains de glace et de poussières venant emprisonner les molécules de dioxygène du milieu.
Mais cette idée est tout à fait inattendue, les modèles actuels de formation du système solaire ne prédisent en effet pas des conditions propices à un tel processus physico-chimique, les molécules d’oxygène devant plutôt s’apparier rapidement avec l’hydrogène pour former… de l’eau.

L’origine de l’oxygène moléculaire qui vient d’être détecté par Rosetta sur  67P/Churyumov–Gerasimenko va devoir être étudiée plus profondément, que ce soit par des expériences en laboratoire et de nouvelles observations astronomiques.


Source :
Abundant molecular oxygen in the coma of comet 67P/Churyumov–Gerasimenko
A. Bieler et al.
Nature 526, 678–681 (29 October 2015)