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La comète « Tchouri » aurait mis plusieurs millions d’années à se former

Le chauffage produit par la désintégration d’isotopes de l’aluminium et du fer potentiellement présents dans la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko aurait été trop important au début de la vie de la nébuleuse protosolaire pour expliquer la présence de matériaux à basse température. En effet, la présence du monoxyde de carbone, de l’azote ou de l’argon, mise en évidence dans 67P/Churyumov-Gerasimenko par la mission Rosetta, n’est possible que si la comète s’est formée après 2 à 8 millions d’années d’évolution de la nébuleuse afin que celle-ci refroidisse suffisamment et permette à la comète de se former, tout en gardant ses matériaux les plus volatils. L’autre possibilité est que la comète se serait formée lentement sur tout cet intervalle de temps, lui permettant aussi de préserver une grande partie des glaces qu’elle a acquise depuis la nébuleuse. C’est ce que vient de montrer une équipe internationale dirigée par des chercheurs du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (CNRS/Aix-Marseille Université). L’étude a été publiée le 6 avril 2017 dans The Astrophysical Journal Letters.

Les conditions de formation des comètes demeurent encore méconnues. Ces objets se sont agglomérés soit à partir de blocs de constructions directement formés dans la nébuleuse protosolaire, soit d’après des débris provenant de la destruction de plus gros corps parents. Dans ces conditions, l’équipe a simulé l’influence du chauffage radiogénique sur la structure et la composition de corps glacés de tailles comprises entre celles des lobes de 67P/Churyumov-Gerasimenko ( 2.6 km) et de la comète Hale-Bopp ( 70 km), en utilisant les abondances canoniques de l’aluminium 26 et le fer 60, les deux nuclides dont la désintégration est considérée comme une source de chaleur importante pour les corps planétaires formés au tout début de l’histoire du système solaire.

Les résultats de l’étude décrivent qu’il est à la fois impossible de former rapidement 67P/Churyumov-Gerasimenko, ou bien son corps parent, et de préserver les espèces volatiles observées dans la coma par la mission Rosetta. Les simulations attestent que si la croissance a été très rapide, la comète ou son corps parent ont dû se former entre 2,2 et 7,7 millions d’années après l’apparition de la nébuleuse protosolaire. Par contre, si la comète ou son corps parent se sont accrétés lentement, mais toujours sur le même intervalle de temps, alors ils ont pu préserver la majorité de leurs espèces volatiles.

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De haut en bas : évolution temporelle du profil de température dans un petit corps possédant une taille de 2,6 km et constitué d’un mélange de poussières réfractaires et de glaces cristallines, avec des retards de formation de 0, 1 et 2 millions d’années après l’apparition de la nébuleuse protosolaire. Les colonnes de gauche et de droite correspondent respectivement à des rapports de mélanges poussières/glaces valant 1 et 4 dans la comète. La courbe noire correspond à l’isotherme identifiant la frontière entre les régions de stabilité et d’instabilité des glaces les plus volatiles. A une époque donnée, la comète chauffe plus lorsqu’elle est enrichie en poussières réfractaires (colonne de droite). En outre, la température globale du noyau diminue lorsque l’accrétion est tardive.

Crédit : d’après Mousis et al. 2017

Des délais plus courts de formation ou d’accrétion, compris entre 0,5 et 6,7 millions d’années après la formation de la nébuleuse, sont envisageables si l’on admet que l’intérieur profond de la comète ou de son corps parent ont été appauvris en espèces volatiles par le chauffage radiogénique, et que les couches externes sont restées riches en glaces. Cependant, si 67P/Churyumov-Gerasimenko s’est formée à partir de morceaux issus d’un tel corps parent, ceux ci constitueraient probablement un mélange homogène et il serait impossible de savoir si ces débris proviennent des couches internes ou externe de l’objet primitif.

La principale conclusion de ce travail est que la question de l’origine et des conditions de formation des blocs de construction de 67P/Churyumov-Gerasimenko demeure encore sans réponse. Une mission de retour d’échantillons vers une autre comète de la famille de Jupiter sera probablement nécessaire pour apporter de nouvelles réponses.

Source(s) :

Impact of radiogenic heating on the formation conditions of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko, O. Mousis, A. Drouard, P. Vernazza, J. I. Lunine, M., Monnereau, R. Maggiolo, K. Altwegg, H. Balsiger, J.-J. Berthelier, G. Cessateur, J. De Keyser, S. A. Fuselier, S. Gasc, A. Korth, T. Le Deun, U. Mall, B. Marty, H. Rème, M. Rubin, C.-Y. Tzou, J. H. Waite, and P. Wurz, The Astrophysical Journal Letters, 839:L4 (8 pp), 6 avril 2017

Contact(s) :

Olivier Mousis, LAM (CNRS/Aix-Marseille Université)
06 60 85 33 92

Voir en ligne : INSU CNRS