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ROSETTA
et
l’EXPLORATION DES COMÈTES

Percer les secrets des comètes pourrait nous révéler de nouveaux éléments pour comprendre les origines de notre système solaire et l’apparition de la vie sur Terre.
Après 2 ans et demi d’hibernation, la sonde spatiale européenne Rosetta s’est réveillée le 20 janvier 2014. Très proche de l’orbite de la comète Churyumov-Gerasimenko, elle va pouvoir nous envoyer des images et recueillir des informations inédites sur la composition et la structure de son noyau pendant plus d’un an. Cerise sur le gâteau, la sonde est pourvue d’un atterrisseur, Philae, qui doit se poser sur la surface de la comète en novembre 2014.
La sonde transporte à son bord une batterie d’instruments auxquels ont contribué des laboratoires franciliens.

Qu’est-ce qu’une comète ?

Loin du Soleil, les comètes ne sont que de petits objets du système solaire, de taille inférieure à quelques dizaines de kilomètres. Ces corps, appelés noyaux, se composent de glaces (principalement d’eau mais aussi de monoxyde et dioxyde de carbone, de méthane ou d’ammoniac) et de poussières. Particularité supplémentaire, alors que les planètes et la plupart des astéroïdes ont des orbites quasi-circulaires, les comètes gravitent autour du Soleil sur des orbites très allongées.
Lorsqu’ils s’approchent du Soleil, les noyaux cométaires s’échauffent sous l’effet du rayonnement solaire et éjectent des gaz qui entraînent avec eux des poussières. Ce processus produit une atmosphère passagère lumineuse, appelée chevelure ou coma, ainsi que deux queues distinctes pouvant atteindre plusieurs millions de kilomètres !
La première queue, dite de plasma, est composée d’ions formés par ionisation des molécules de gaz et repoussés par le vent solaire. Elle est droite, légèrement bleutée, et pointe dans la direction opposée au Soleil. La seconde, dite de poussières, contient les petits débris entraînés par les gaz. Elle est légèrement courbée car les poussières sont lentement repoussées par la pression du rayonnement solaire.
De taille réduite, les noyaux cométaires sont très peu denses et susceptibles de se fragmenter. À chaque révolution autour du Soleil, leur surface se dégrade de plus en plus jusqu’à conduire à leur morcellement et à leur disparition.

D’où viennent les comètes ?

Lors de la jeunesse de notre Système solaire, environ 600 millions d’années après sa naissance, un événement violent aurait conduit à la migration de certaines planètes et à l’éparpillement des petits corps relativement éloignés du Soleil (noyaux cométaires, astéroïdes). Certains ont pu alors se rapprocher du Soleil en libérant une énorme quantité de poussières dans le milieu interplanétaire, et même se précipiter directement sur la Terre, la Lune ou Mars, d’où le nom de Grand bombardement tardif parfois donné à cet événement. Aujourd’hui, on trouve les comètes dans deux régions du système solaire : la ceinture de Kuiper, juste au-delà de l’orbite de Neptune, et au niveau du nuage de Oort, à une distance bien plus importante du Soleil, aux confins gravitationnels du Système solaire...
Ces deux régions sont de véritables réservoirs de noyaux cométaires. Il arrive que certains noyaux quittent leur orbite lointaine sous l’action d’une perturbation gravitationnelle causée par la proximité de Neptune ou encore par le passage d’une étoile proche de notre Système solaire, pour alors se rapprocher de notre étoile sur une orbite elliptique.
Leurs périodes de révolution peuvent être très variées. On les classe d’ailleurs souvent en deux catégories :
- les comètes à courte période : le temps entre deux passages successifs au point le plus proche du Soleil est inférieur à 200 ans ;
- les comètes à longue période : le temps entre deux passages successifs est supérieur à 200 ans. On estime que cela peut atteindre plusieurs millions d’années.

Pourquoi étudie-t-on les comètes ?

Comment étudie-t-on les comètes?

Grâce à des techniques d’observation à distance perfectionnées, les astrophysiciens ont pu recueillir nombre d’informations sur les comètes. Mais la chevelure qui se forme à leur approche du Soleil constitue un obstacle dont seules des observations au plus près du noyau de la comète peuvent venir à bout.
Cette année Rosetta a ce qu’on appelle « rendez-vous » avec une comète. Elle va la suivre pendant près de 2 ans et étudier son évolution pendant sa phase d’approche du Soleil. Une prouesse technique sans précédent!
Une telle mission a nécessité le concours de nombreux laboratoires européens dont une grande partie dans l’Hexagone, et tout particulièrement en Île-de-France. Sept laboratoires franciliens sont impliqués, dont le Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS), l’Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS) et le Laboratoire d’Etudes Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique (LESIA) et l’Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS). 8 des 11 instruments présents sur l’orbiteur et 4 des 10 instruments de l’atterrisseur ont bénéficié de l’expertise française. Les instruments CONSERT et CIVA et VIRTIS ont été conçus en France. Le premier a pour mission de sonder le noyau par tomographie afin d’en déterminer la structure interne. Le second est composé de 7 caméras dont une paire de caméras stéréoscopiques qui prendront des images panoramiques de la surface, avec un spectromètre capable d’analyser la composition et la structure. Le troisième va mesurer la température et la composition de surface du noyau ainsi que de la chevelure pendant toute la mission.