Nous ne sommes pas habitués à traiter la poussière comme un matériau précieux. Mais une exception est faite si elle arrive de l'espace, ou plutôt de la comète 67P / Churyumov-Gerasimenko. Son analyse a fourni des informations précieuses non seulement sur l'objet céleste, mais aussi sur l'histoire de notre système.
De 2014 à 2016 la comète a étudié l'appareil Rosette à l'aide de l'instrument COSIMA. Les chercheurs se sont intéressés aux particules de poussière éjectées du noyau de la comète. Il s'est avéré que la moitié de la masse de chaque particule est représentée par un matériau carboné ayant une structure organique à prédominance macromoléculaire. La seconde moitié n'est pas constituée de minéraux silicatés hydratés.
Les outils de Rosette ont permis de mieux comprendre la nature du 67P. En voyageant autour du Soleil, la comète libère en permanence des gaz et de la poussière, formant un léger halo. Ce phénomène s'explique par la sublimation des glaces situées dans le noyau de la comète (elles passent d'un état solide à un état gazeux). Le gaz pénètre dans l'atmosphère d'une comète et entraîne de petites particules de poussière.
L'outil ROSINA caractérise et quantifie les gaz. L'analyse a montré la composition: vapeur d'eau, dioxyde de carbone, monoxyde de carbone, oxygène moléculaire et de nombreuses petites molécules organiques composées d'atomes de carbone, d'azote, d'hydrogène et d'oxygène. Les caméras embarquées et le spectromètre VIRTIS ont examiné la surface et mis en évidence des structures complexes: roches, failles, trous, glissements de terrain, etc. Mais il est important que la surface soit sombre (peut contenir beaucoup de carbone organique) et contient peu de glace.
A gauche, la surface du noyau cométaire observée par la sonde Rosetta. La glace condensée sous la surface s'élève des profondeurs d’une comète lorsqu'elle est chauffée par le soleil. Le gaz libéré capte les petites particules de poussière. À droite, la cible du dispositif COSIMA présente de minuscules fragments d’un noyau d’une taille maximale de 1 mm.
COSIMA est une sorte de mini-laboratoire physico-chimique qui collecte les particules de poussière de comète et mesure leurs caractéristiques chimiques. L'appareil a passé 2 ans sur l'orbite d'une comète et a reçu plus d'informations que les scientifiques ne pouvaient l'espérer (l'appareil a recueilli 35 000 particules d'un diamètre allant jusqu'à 1 mm).
Une analyse détaillée des particules nous a permis de comprendre leur composition (oxygène, carbone, silicium, fer, sodium, magnésium, calcium, aluminium, etc.), ainsi que d'obtenir des informations sur la nature chimique de certains composants. Par exemple, chaque particule de poussière contenait en masse environ 50% de matériau contenant du carbone organique. Il était macromoléculaire, et donc créé à partir de grandes structures. Les mesures ont montré que la composition de la poussière ne dépend pas de la date de collecte des particules. C'est-à-dire qu'il n'y a pas de différence entre la poussière éjectée plus près du soleil ou plus loin. La composition ne dépend pas non plus de la taille de la poussière ou de la morphologie.
Matière première
Des résultats similaires ont été obtenus il y a 30 ans lors de l'étude de la comète de Halley avec les sondes de Giotto et Vega. Cela prouve que les comètes sont parmi les objets en carbone les plus riches du système. Les scientifiques pensent qu'il s'agit de preuves expérimentales directes. Le coefficient d'abondance élevé entre carbone et silicium, obtenu par COSIMA, est très proche du ratio de leur abondance dans la photosphère solaire.
De plus, les silicates dans la poussière ne montrent aucun signe visible de changement dans l'eau liquide. Autrement dit, il est peu probable que le matériau change après la formation de la comète. Leur étude nous ramène il y a près de 4,5 milliards d'années.
Les données des instruments Rosette nous ont permis de divulguer complètement les caractéristiques chimiques de l'objet. Aujourd'hui, nous pouvons dire: si les comètes jouent un rôle important dans l'émergence de la vie terrestre, la composante macromoléculaire complexe observée dans 67P devrait alors les dominer.
