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Communiqué de presse

 

Paris, le 9 septembre 2016

 

 

Des macromolécules organiques détectées par Rosetta dans la comète "Tchoury"1

 

Une équipe scientifique internationale impliquant une chercheuse du Centre de sciences nucléaires et de sciences de la matière (CSNSM, CNRS/Université Paris Sud)2, des chercheurs de plusieurs universités françaises3 et du Cnes a détecté de la matière organique de haut poids moléculaire dans les poussières éjectées par le noyau de la comète "Tchoury". Les résultats obtenus sont issus de l'instrument Cometary Secondary Ion Mass Analyser (Cosima) embarqué sur la sonde Rosetta et dont la mission est de déterminer la composition chimique des grains cométaires. Ces travaux ont fait l'objet d'une publication dans la revue Nature et en ligne le 7 septembre 2016.

 

Les comètes sont parmi les objets contenant le plus de carbone dans le système solaire. La couleur sombre de leur noyau a d'ailleurs souvent été associée à sa présence. Elles ont pu apporter sur la Terre primitive des molécules organiques (à base principalement de carbone, hydrogène, azote et oxygène) qui ont pu jouer un rôle dans l'évolution chimique qui a conduit à l'apparition de la vie sur notre planète. La nature des molécules cométaires pourrait aussi nous aider à déchiffrer l'histoire de la matière depuis son origine dans le milieu interstellaire jusqu'à son incorporation sur Terre. Ainsi, nous comprendrions mieux la formation et l'évolution de notre système solaire dans son ensemble.

L'un des objectifs de la mission Rosetta de l'Agence spatiale européenne (Esa) est de dresser un inventaire le plus complet possible des ingrédients chimiques constituant le noyau de la comète 67P/ Churyumov-Gerasimenko (surnommée "Tchoury"). L'un des instruments de la sonde, le Rosetta orbiter spectrometer for Ion and neutral analysis (Rosina), a déjà mesuré une très grande diversité de molécules gazeuses relativement légères dans l'atmosphère de la comète, dont des hydrocarbures, alcools, aldéhydes, ou encore récemment de la glycine. Ces mesures ont été complétées par la détection d'autres molécules en phase gazeuse mesurées à la surface du noyau par les instruments Cometary sampling and composition (Cosac) et Ptolemy à bord de l'atterrisseur Philae.

 

Images de deux particules cométaires, appelées Kenneth et Juliette, collectées et analysées par l'instrument Cosima, et dans lesquelles des macromolécules organiques ont été détectées.

 

L'instrument Cosima est un spectromètre de masse dédié à l'étude des particules solides présentes dans l'atmosphère cométaire. Il est placé sur la sonde spatiale qui continuera à naviguer à proximité de noyau jusqu'au 30 septembre 2016, date à laquelle la sonde européenne Rosetta terminera sa mission. Depuis août 2014, cet instrument a collecté plusieurs dizaines de milliers de petites particules solides éjectées depuis le noyau de la comète. Certains de ces fragments du noyau ont été analysés à bord de Rosetta.
Les chercheurs ont détecté des macromolécules organiques solides dans les particules de la comète. Cette matière est si complexe qu'on ne peut pas lui attribuer une formule chimique, ni même un nom suivant la nomenclature chimique usuelle. Elle présente des analogies avec la matière organique insoluble contenue dans les météorites carbonées, mais elle contient plus d'hydrogène que celle-ci, ce qui laisse penser qu'elle serait plus primitive. Elle aurait ainsi été moins altérée dans les comètes que la forme présente dans les météorites qui a été chauffée et transformée depuis son origine. Elle résulterait donc de processus présents lors des tout premiers stades de formation du système solaire.

Comparaison entre un spectre de masse mesuré par l'instrument Cosima de la sonde spatiale Rosetta de la particule cométaire Kenneth, et des macromolécules Insoluble Organic Matter (IOM) extraites de la météorite de Murchison. Les spectres rouges sont mesurés sur les échantillons, et les spectres noirs à proximité, pour références instrumentales. Les IOM météoritiques sont les seules molécules de la bibliothèque de spectres de références de l'instrument présentant une similarité avec les échantillons cométaires. La comparaison entre l'intensité des pics attribués à CH+, CH2+ et CH3+ (petites chaînes carbonées) et l’intensité du pic attribué à l'ion carbone (C+) dans les deux échantillons laisse penser que la matière cométaire est la plus riche en hydrogène, et donc mieux préservée que la matière météoritique connue à ce jour.

 

En s'appuyant, entre autres, sur des simulations en laboratoire, les scientifiques s'attendaient aussi à trouver une multitude de molécules organiques, avec des formules dans le prolongement de ce qui a été détecté en phase gazeuse, mais en plus lourd, sous forme solide et avec des structures bien définies. Ces molécules de masses intermédiaires n'ont pour l'instant pas été détectées en phase solide dans les particules cométaires. La discontinuité entre les familles de composés gazeux détectés par les autres instruments de Rosetta, et cette phase organique macromoléculaire mise en évidence par Cosima, suggère qu'il pourrait y avoir plusieurs sources distinctes de matière organique qui ont été mélangées lors de la formation du noyau cométaire. Le fait que les macromolécules détectées soient omniprésentes, et qu'elles soient la seule forme de matière organique détectée à ce jour dans les particules cométaires, sont des indices précieux pour comprendre la formation des comètes et déchiffrer l'histoire des tous premiers temps du système solaire.

Ces travaux ont été financés en grande partie par le Centre national d'études spatiales (Cnes) et le Labex Exploration spatiale des environnements planétaires (Esep).

 

Notes

1D'après le communiqué de presse rédigé par L'Université Paris-Est-Créteil, Val-de-Marne (UPEC).

2Cécile Engrand est co-investigateur (Co-I) scientifique de l'analyseur de poussière Cosima. Elle a activement participé à la phase de calibration de l'instrument, en particulier par l'analyse de micrométéorites de la collection Concordia du CSNSM, dont une fraction est très probablement d'origine cométaire. Depuis la fin de la phase de calibration, Cécile Engrand participe au dépouillement des données de Cosima, et à leur interprétation en utilisant ses connaissances sur les micrométéorites.

3L'Université Paris-Est-Créteil, Val-de-Marne (UPEC), l'Université d'Orléans, L'Université Paris-Sud et Grenoble-Alpes.

 

Références

N. Fray et al., “High-molecular-weight organic matter in the particles of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko”, Nature.com, le 7 septembre 2016.


Pour en savoir plus

 

Contact chercheur

Crédits images : © ESA / Rosetta / MPS for COSIMA Team MPS / CSNSM / UNIBW / TUORLA / IWF / IAS / ESA / BUW / MPE / LPC2E / LCM / FMI / UTU / LISA / UOFC / vH&S / Fray et al. (2016)

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