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QUEL INTÉRÊT REPRÉSENTE L'ÉTUDE D'UNE COMÈTE ?

Et bien, il est énorme ! Étudier les comètes, c'est comprendre les processus à l’origine du Système solaire et à étudier la relation entre la matière cométaire et la matière interplanétaire.

Ainsi, le noyau d'une comète hétérogène et poreux et d'un amalgame de différents matériaux s'est créé au sein de la nébuleuse primitive il y a plus de 4.5 milliards d'années. C'est parce qu'ils conservent, dans leurs glaces, des grains qui n'ont pas changé depuis cette période, que les chercheurs s'intéressent de très près à ces corps célestes. La matière piégée témoigne des ingrédients présents autour du Soleil lors de la formation des planètes. Les comètes sont donc de véritables vestiges de la création du système solaire.

De plus, ces corps célestes faits de glace et de poussière auraient apporté l'eau et la vie sur Terre.

Donc, tu vois, rien de moins que les secrets de la naissance de notre système solaire, et de la vie sur Terre ! Ça t'en coupe le souffle, hein ?

Donc, en résumé, l'intérêt de l'étude des comètes, c'est :

Parce qu'elles sont des vestiges de la création du système solaire

Les comètes sont des "briques" élémentaires de notre système solaire. L’agglomérat de glaces et de matières dont elles sont composées a survécu aux multiples bouleversements qu’il a subi depuis 4,6 milliards d’années. En ces temps lointains, le Soleil n’est âgé que de 10 millions d’années. La nébuleuse de gaz et de poussières qui l’entoure s’est aplatie. Dans ce disque protoplanétaire, des particules de matières microscopiques à centimétriques s’agglutinent pour fabriquer des planétésimaux. Certains d’entre eux formeront plus tard, en grossissant et en s’entrechoquant, les planètes gazeuses et rocheuses que nous connaissons. Mais d’autres resteront en l’état. Tel est le cas des comètes.

Occupant des orbite de fortes excentricités dans des régions très éloignées du Soleil dont ils s’échappent parfois, ces corps poreux, et donc mauvais conducteurs de chaleur, ont un cœur extrêmement froid (– 270 °C). Ce qui leur a permis de conserver leurs molécules les plus volatiles sous une forme solide. Par ailleurs, en raison de leurs petites tailles (de 1 à 40 kilomètres), ils n’ont pas été, contrairement aux plus gros astéroïdes, transformés sous l’effet d’une radioactivité interne. Aussi jouent-ils, aux yeux des astronomes, le rôle de fossiles de notre système solaire primitif à même de les renseigner sur son évolution et sur sa composition dans le passé, et donc sur son histoire.

Le fait que les comètes soient constituées à la fois de glaces provenant de régions froides et lointaines et de minéraux, comme des silicates cristallins, façonnés à hautes températures à proximité du Soleil, indique que le matériau du disque protoplanétaire a été fortement mélangé à une certaine époque. Quand et par quel mécanisme ? Des connaissances plus approfondies sur l’état physique et chimique de ces astres permettraient de le préciser. Mais aussi d’établir si ces corps sont d’une autre nature que les astéroïdes ou même de préciser là où ils sont nés.

Certains spécialistes de la dynamique du système solaire, parmi lesquels Allessandro Morbidelli du Laboratoire J.-L. Lagrange3, à Nice, l’affirment avec force : les comètes n’ont rejoint leurs réservoirs actuels que 600 millions d’années après leur apparition. Selon eux, en changeant d’orbite pour s’éloigner du Soleil, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune les auraient, à une certaine époque, éjectées dans deux immenses régions : la ceinture de Kuiper située à une distance comprise entre 30 et 100 unités astronomiques du Soleil et le nuage d'Oort qui forme une coquille qui entoure le Système solaire entre 10 000 unités astronomiques et 1 année-lumière du Soleil, où on les retrouve actuellement, provoquant au passage le bombardement intense tardif (LHB) d’astéroïdes subi par la Lune il y a 3,9 milliards d’années.

Revenir 4,5 milliards d'années en arrière, à la création du système solaire, c'est ce que qu'a permis l'analyse de la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko (dite "Tchouri"). La Nasa décrit les comètes comme des "capsules temporelles" : des débris issus de la formation des planètes, et parfaitement préservés depuis. "Elles ont vécu l'immense majorité de leur vie très loin du Soleil", dans des ceintures d'astéroïdes, explique à l'AFP Francis Rocard, responsable du programme Rosetta au CNES, l'agence spatiale française. "Leur matériau n'a pas chauffé et n'a pas été modifié de ce fait".

"Les comètes contiennent des échantillons du nuage protosolaire (=le nuage de gaz à partir duquel le système solaire s'est formé) en fin d’effondrement, et ont piégé l’ensemble des ingrédients minéralogiques et moléculaires qui s’y trouvaient" explique Jean-Pierre Bibring, le responsable scientifique du robot Philae de la mission Rosetta. Les forages effectués par ce dernier "nous offrent donc d’accéder à ces 'conditions initiales' qui ont modelé les destins planétaires", et ainsi de mieux comprendre ce qui fait la spécificité de notre système solaire dans l'univers.

Parce que c'est sans doute par les comètes que l'eau est arrivée sur Terre

Autre grand secret que pourraient révéler les comètes : l’eau.

Notre planète en était dépourvue à ses débuts. Dès lors, d’où proviennent les océans qui occupent  les deux tiers de sa surface ? Plusieurs théories ont fait des comètes les candidates idéales. Durant l’épisode survenu dans les 20 ou 30 premiers millions d’années de l’histoire de la Terre, connu sous le nom de Grand Tack, et/ou 600 millions d’années plus tard, au cours du LHB, certaines d’entre elles se seraient écrasées sur notre sol et auraient apporté l’essentiel de cette eau. Problème : aucune campagne d’observations, au sol ou dans l’espace, n’avait jusqu’ici réussi à vérifier cette hypothèse. En montrant que l’eau des comètes a une teneur en "eau mi-lourde" deux fois plus importante que celle des mers, quelques chercheurs sont même parvenus à la conclusion inverse !

Mais des travaux d’une équipe internationale incluant le Lésia ont récemment relancé le débat. Grâce au télescope infrarouge Herschel de l’ESA, ces chercheurs ont découvert que 103P/Hartley-2, un objet que la sonde Deep Impact (rebaptisée Epoxi) de la Nasa a survolé fin 2010 à une altitude de 700 kilomètres, renfermait une eau de même composition que celle de la Terre. Co-investigatrice des instruments Virtis et Miro de Rosetta, Dominique Bockelée-Morvan, qui a participé à l’étude, détaille le principal intérêt de cette découverte : "La comète en question, contrairement aux six qui avaient déjà été étudiées avec le même objectif, n’est pas originaire du nuage d'Oort mais de la ceinture de Kuiper". La source de l’eau terrestre serait-elle dissimulée dans cette région du système solaire ? Ou faudrait-il plutôt la rechercher du côté de la ceinture principale d’astéroïdes, entre Mars et Jupiter, des astres dont on sait depuis peu qu’ils contiennent, en faible quantité, une eau de bonne composition susceptible d’apparaître à leur surface sous forme de vapeur ?

Parce qu'on pourrait y trouver les molécules qui ont créé la vie

Si l'eau est un élément crucial de la vie sur Terre, elle n'explique pas à elle seule son apparition. "Une chimie organique complexe est nécessaire pour fabriquer de la vie" confirme Francis Rocard. "La chute de comètes a pu ensemencer les océans avec des molécules organiques complexes". En réagissant dans ce nouveau milieu, ces molécules ont pu constituer "une chimie pro-biotique", c'est-à-dire entraîner l'enchaînement de réactions chimiques qui a conduit à l'apparition des premières membranes, puis des premières cellules, et donc du vivant.

Alors, les comètes ont-elles apporté sur Terre les molécules nécessaires à la vie ? L’analyse de certaines météorites, comme celle, fameuse, de Murchison, a permis de démontrer que des astéroïdes pouvaient renfermer jusqu’à 78 acides aminés différents. Mais, pour l’instant, en ce qui concerne les comètes, le jeu reste largement ouvert. En 1986, l’analyse par la sonde Giotto des poussières issues du noyau de la comète de Halley y a certes mis en évidence de la matière organique, mais elle n’avait pu être caractérisée. Quant aux échantillons récupérés par la sonde Stardust de la Nasa dans la queue de la comète 81P/Wild 2, ils étaient en trop mauvais état lors de leur arrivée sur Terre en 2006 pour que les chercheurs puissent espérer faire des découvertes majeures sur ce point. À ce jour, seule la présence de glycine a ainsi été prouvée…

Maintenant, les scientifiques s'intéressent aussi aux molécules organiques qui composent le noyau de la comète, et contiendraient du carbone, un élément crucial dans cette chimie du vivant.

RAPIDE PETIT RAPPEL SUR CE QU'EST UNE COMÈTE

Une comète (représenté en symbole astronomique) est, en astronomie, un petit corps céleste constitué d'un noyau de glace et de poussière en orbite (voir définition orbite et animation d'une orbite) autour d'une étoile. Loin du Soleil, les comètes ne sont constituées que de leur noyau, ce qui les rend encore inaccessibles à l'observation sur Terre, compte-tenu de la petite taille et du faible éclat de celui-ci. Lorsque son orbite, qui a généralement la forme d'une ellipse très allongée, l'amène près de cette étoile (par exemple le Soleil dans le Système solaire), la comète entre en activité.

Lorsque la comète se rapproche du Soleil, elle est exposée alors à diverses forces dues au vent solaire, pression de radiation et gravitation. La température de la surface du noyau s'élève et les glaces se subliment, entraînant l'éjection de gaz et de poussières. Ces poussières, diffusant la lumière solaire, émettent un rayonnement observable depuis la Terre. On voit apparaître autour du noyau une sorte de fine atmosphère brillante constituée de gaz et de poussières, la "chevelure", encore désignée par son nom latin "coma", qui s'étend au fur et à mesure que la comète se rapproche du Soleil. Si la comète est suffisamment "active" - c'est-à-dire si l'éjection de gaz et de poussières est suffisante - , on voit se dessiner deux queues, l'une large et incurvée, l'autre étroite et rectiligne, qui peuvent s'étendre sur plusieurs dizaines de millions de kilomètres. La première est due à des poussières qui diffusent la lumière solaire; la seconde est due à des gaz ionisés dont la fluorescence est excitée par le rayonnement solaire.

Ne confond pas comète et astéroïde !

COMPRENDRE LA GENÈSE DU SYSTÈME SOLAIRE

Il y a 4,6 milliards d'années, le Système solaire était encore une nébuleuse protosolaire constituée principalement d'hydrogène, d'hélium, de glace et de silicates. La nébuleuse a commencé à se condenser par effondrement gravitationnel déclenché peut-être par l'explosion d'une supernova à proximité. Le cœur de la nébuleuse est devenu de plus en plus dense et les chocs entre particules se sont multipliés, transformant l'énergie cinétique en chaleur. Environ 100 000 ans après le début de ce processus, une proto-étoile chaude, l'amorce du Soleil, s'est formée : au voisinage du Soleil, seuls les éléments les plus lourds et les moins volatils de la nébuleuse ont subsisté formant les planètes telluriques denses telles que la Terre, tandis que les matériaux plus légers comme l'hélium et la glace formèrent à plus grande distance des planètes gazeuses géantes comme Jupiter. Dans cette dernière région, certaines des briques élémentaires ne se sont pas agrégées aux corps plus massifs et ont été repoussées par effet de fronde gravitationnelle par la planète géante Jupiter jusqu'à la frontière du Système solaire. Ces petits corps faits de glace et de roche se sont regroupés dans deux immenses régions : la ceinture de Kuiper située à une distance comprise entre 30 et 100 unités astronomiques du Soleil et le nuage d'Oort qui forme une coquille qui entoure le Système solaire entre 10 000 unités astronomiques et 1 année-lumière du Soleil. Depuis la naissance du Système solaire, la composition de ces objets est restée pratiquement inchangée : l'éloignement du Soleil maintient la température de leur noyau à des valeurs très basses (−270 °C) ce qui leur permet de conserver à l'état solide les molécules les plus volatiles tandis que la gravité très faible de ces objets de petite taille n'entraîne aucune transformation métamorphique. Ces deux régions constituent le réservoir des comètes observées. Celles-ci sont chassées du nuage d'Oort ou de la ceinture de Kuiper par le passage du Système solaire à proximité d'une étoile, d'un nuage galactique ou par la pression du disque galactique. Compte tenu de leur origine, les comètes sont donc des vestiges de la nébuleuse protosolaire pratiquement intacts qui devraient nous permettre de mieux comprendre le processus de formation du Système solaire. Or celui-ci est encore mal connu et les théories en vigueur sont régulièrement remises en question par de nouvelles découvertes comme celle, récente, de systèmes solaires comportant des exoplanètes aux caractéristiques — masse, distance à l'étoile — incompatibles avec tous les mécanismes de formation envisagés jusque-là.