Pourquoi y a-t-il si peu d'azote dans la comète 67P / Churyumov-Gerasimenko (67P)? C’est une question que les scientifiques se sont posées en examinant les données du vaisseau spatial Rosetta de l’ESA. En fait, c'est une question qu'ils se posent chaque fois qu'ils mesurent les gaz dans le coma d'une comète. Lorsque Rosetta a visité la comète en 2014, elle a mesuré les gaz et a constaté qu'il y avait très peu d'azote.
Dans deux nouveaux articles publiés dans Nature Astronomy, les chercheurs suggèrent que l'azote ne manque pas du tout, il est juste caché dans les éléments constitutifs de la vie.
Rosetta a été lancée en 2004 et a mis 10 ans pour atteindre sa cible, la comète 67P. Il a passé environ deux ans à l'étudier avant de terminer sa mission en s'écrasant sur la comète. Rosetta a également envoyé l'atterrisseur Philae à la surface, et malgré un atterrissage difficile qui a paralysé sa mission, l'atterrisseur était toujours en mesure de prendre des images de la surface de la comète.
C'était il y a trois ans, et les scientifiques travaillent toujours sur les données.
«Bien que les opérations de Rosetta se soient terminées il y a plus de trois ans, elles nous offrent toujours une quantité incroyable de nouvelles connaissances et restent une mission véritablement révolutionnaire.»
Matt Taylor, scientifique du projet Rosetta de l’ESA.
Les comètes sont en grande partie des boules de glace, et lorsque la comète 67P s'est approchée du Soleil, la chaleur a sublimé la matière de la comète dans son coma, une goutte gazeuse et brumeuse qui entoure la comète. Lorsque Rosetta a analysé le coma, il contenait les quantités attendues de produits chimiques comme l'oxygène et le carbone, mais était appauvri en azote.
«La raison de cet appauvrissement en azote est restée une question ouverte majeure en science cométaire», a déclaré Kathrin Altwegg de l'Université de Berne, Suisse, chercheuse principale pour le Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis (ROSINA) et auteur principal d'un nouvelle étude.
Confrontés à cet azote manquant dans le passé, les scientifiques pensaient que N2 (l'azote moléculaire) était trop volatil pour se condenser en glace cométaire lorsque la comète s'est formée. Une autre explication possible est qu'elle peut avoir été perdue au cours de la durée de vie d'environ 4,6 milliards d'années du système solaire. Mais ces nouvelles études présentent des preuves qui ne tiennent pas compte de ces explications.
"En utilisant les observations ROSINA de la comète 67P, nous avons découvert que cet azote" manquant "peut en fait être lié à des sels d'ammonium difficiles à détecter dans l'espace", a déclaré Altwegg dans un communiqué de presse.
"Trouver des sels d'ammonium sur la comète est extrêmement excitant du point de vue de l'astrobiologie."
Kathrin Altwegg, chercheuse principale, spectromètre Rosetta Orbiter pour l'analyse ionique et neutre (ROSINA)
L'un des nouveaux articles s'intitule «Preuve de sels d'ammonium dans la comète 67P pour expliquer l'appauvrissement en azote des comètes cométaires». L'azote volatil dans le coma d'une comète est généralement transporté dans le NH3 (Ammoniac) et HCN (cyanure d'hydrogène.) L'ammoniac peut se combiner facilement avec d'autres acides comme HCN, HNCO (acide isocyanique) et HCOOH (acide formique) pour former des sels d'ammonium. Les sels d'ammonium se trouvent aux basses températures dans la glace de comète et dans le milieu interstellaire.
Les sels d'ammonium peuvent jouer un rôle clé dans les éléments constitutifs de la vie. Ils sont considérés comme les précurseurs de la vie et sont les composés de départ de molécules plus complexes comme l'urée et la glycine, un acide aminé. Mais ils sont difficiles à détecter dans l'espace. Ils sont volatils et instables comme un gaz, et leur signal infrarouge peut être caché et difficile à détecter.
L'idée que les comètes contiennent les éléments constitutifs de la vie et jouent un rôle dans leur diffusion dans le système solaire est ancienne. Dans ses premières années, la Terre a été bombardée par des comètes qui ont amené de l'eau - et probablement les blocs de construction - sur Terre. En 2016, cette idée a été réaffirmée lorsque Rosetta a découvert à la fois de la glycine et du phosphore dans le coma du 67P.
Cette idée est connue sous le nom de «panspermie moléculaire» et elle dit que les éléments constitutifs de la vie ont été forgés dans l’espace et ont été incorporés dans la nébuleuse solaire. Alors que les planètes se condensaient hors de cette nébuleuse, ces blocs de construction ont suivi le trajet. Ils ont également été distribués à travers le système solaire en continu par des comètes et d'autres corps.
"Trouver des sels d'ammonium sur la comète est extrêmement excitant du point de vue de l'astrobiologie", a ajouté Altwegg. "Cette découverte met en évidence tout ce que nous pouvons apprendre de ces intrigants objets célestes."
Il y a eu des moments dramatiques derrière cette découverte pour Altwegg et les autres scientifiques. Ils ont utilisé les données de l'approche la plus proche de Rosetta de la comète, alors qu'elle n'était qu'à 1,9 km (1,18 mi) au-dessus d'elle, bien à l'intérieur du coma poussiéreux et brumeux lui-même. Mettre le vaisseau spatial dans cette position était une manœuvre risquée, et ils ne pouvaient pas communiquer avec Rosetta à l'époque.
"En raison de l'environnement poussiéreux de la comète et de la rotation de la Terre, nous n'avons pas pu communiquer facilement avec Rosetta via nos antennes à l'époque et avons dû attendre le lendemain matin pour rétablir notre lien de communication", a déclaré Altwegg dans un communiqué. communiqué de presse.
«Aucun de nous n'a bien dormi cette nuit-là! Mais Rosetta et ROSINA ont fini par se comporter parfaitement, mesurant parfaitement les spectres de masse les plus abondants et les plus diversifiés à ce jour, et révélant de nombreux composés que nous n'avions jamais repérés sur 67P auparavant. »
La deuxième nouvelle étude est intitulée «Détection infrarouge de matières organiques aliphatiques sur un noyau cométaire». L'auteur principal est Andrea Raponi de l'INAF, l'Institut national d'astrophysique en Italie. Il est centré sur les données recueillies avec l'instrument de spectromètre d'imagerie thermique visible et infrarouge (VIRTIS) de Rosetta.
Dans cet article, les chercheurs présentent la découverte de composés organiques aliphatiques sur 67P. Ce sont des chaînes d'hydrogène et de carbone, et elles sont également des éléments constitutifs de la vie. C’est la première fois que ces composés organiques sont découverts à la surface du noyau d’une comète.
"D'où - et quand - ces composés aliphatiques sont venus est extrêmement important, car ils sont considérés comme les éléments constitutifs essentiels de la vie telle que nous la connaissons", a expliqué l'auteur principal Raponi.
«L'origine de matériaux tels que ceux trouvés dans les comètes est cruciale pour notre compréhension non seulement de notre système solaire, mais aussi des systèmes planétaires de l'univers», a déclaré Raponi.
Panspermie moléculaire confirmée?
Ces blocs de construction aliphatiques ne se sont pas formés sur la comète elle-même. Les scientifiques pensent qu'ils se sont formés dans le milieu interstellaire ou dans le jeune Soleil encore en formation.
«Des découvertes inspirantes comme celles-ci nous aident à mieux comprendre non seulement les comètes elles-mêmes, mais aussi l'histoire, les caractéristiques et l'évolution de tout notre quartier cosmique.»
Matt Taylor, scientifique du projet Rosetta de l'ESA
Les auteurs du deuxième article ont également trouvé de fortes ressemblances de composition entre le 67P et d'autres objets du système solaire externe riches en carbone.
"Nous avons constaté que le noyau de la comète 67P a une composition similaire au milieu interstellaire, indiquant que la comète contient du matériel présolaire inchangé", explique le co-auteur de l'étude Fabrizio Capaccioni, également de l'INAF et chercheur principal pour VIRTIS.
"Cette composition est également partagée par les astéroïdes et certaines météorites que nous avons trouvées sur Terre, ce qui suggère que ces anciens corps rocheux ont enfermé divers composés du nuage primordial qui a ensuite formé le système solaire."
"Cela peut signifier qu'au moins une fraction des composés organiques du premier système solaire provenait directement du milieu interstellaire plus large - et donc que d'autres systèmes planétaires peuvent également avoir accès à ces composés", ajoute Raponi.
Même si la mission Rosetta s'est terminée il y a plus de trois ans lorsque le vaisseau spatial a été envoyé s'écraser sur la comète, les scientifiques continuent de fouiller les données et de les comprendre. Cela reflète d'autres missions comme la mission Cassini à Saturne. Ce vaisseau spatial a été envoyé à sa fin il y a plus de deux ans, et les scientifiques publient toujours de nouveaux articles basés sur ses données.
"Bien que les opérations de Rosetta se soient terminées il y a plus de trois ans, elles nous offrent toujours une quantité incroyable de nouvelles connaissances et restent une mission véritablement révolutionnaire", ajoute Matt Taylor, scientifique du projet Rosetta de l'ESA.
«Ces études ont abordé quelques questions ouvertes en science cométaire: pourquoi les comètes sont épuisées en azote et d'où proviennent les comètes. De telles découvertes inspirantes nous aident à mieux comprendre non seulement les comètes elles-mêmes, mais aussi l'histoire, les caractéristiques et l'évolution de tout notre quartier cosmique », a déclaré Taylor.
À un moment donné, la NASA envisageait d'envoyer son propre vaisseau spatial à 67P. Il s'appelait CAESAR (Comet Astrobiology Exploration Sample Return) et comme son nom l'indique, il allait rapporter un échantillon pour étude. Cela aurait été incroyable. Mais cette mission était l'un des deux finalistes d'un processus de sélection de mission. L'autre était la mission Dragonfly, qui enverrait un rotor-craft sur la lune de Saturne Titan. En juin 2019, la mission Dragonfly a été choisie sur CAESAR.
La NASA n'a actuellement aucune mission prévue pour les comètes. Mais l'ESA prévoit sa mission d'intercepteurs de comètes. Ce sera la première mission à visiter une comète immaculée qui n'a jamais visité le système solaire intérieur auparavant. Son objectif exact n'a pas encore été choisi.
Plus:
- Communiqué de presse: CONSTRUIRE DES BLOCS DE VIE SUR LA COMÈTE DE ROSETTA À LA COMPOSITION DE SON LIEU DE NAISSANCE
- Document de recherche: Preuve des sels d'ammonium dans la comète 67P comme explication de l'appauvrissement en azote dans les comes cométaires
- Document de recherche: Détection infrarouge de matières organiques aliphatiques sur un noyau cométaire
