41 - Espace & univers

La comète Tchouri, un concentré glacé de germes de vie
par Pierre Le Hir
Le Monde - 31 jul 2015
http://www.lemonde.fr/sciences/article/2015/07/30/la-comete-tchouri-un-concentre-glace-de-germes-de-vie_4705355_1650684.html#xtor=AL-32280515

Depuis le 9 juillet, Philae n’a plus donné signe de vie. L’atterrissage acrobatique du petit robot, largué en novembre 2014 par la sonde Rosetta, de l’Agence spatiale européenne (ESA), sur la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko – Tchouri de son petit nom –, à un demi-milliard de kilomètres de la Terre et après un voyage dans l’espace de plus de 10 ans, avait tenu la Terre en haleine. Mais Philae ne répond plus. Son mutisme s’explique-t-il par un changement d’orientation provoqué par le dégazage du noyau cométaire, qui rendrait ses émetteurs ou ses panneaux solaires inopérants ?

Les plus de 300 chercheurs européens engagés dans ce programme, dont plusieurs équipes françaises du CNRS et du CNES, n’ont pas perdu espoir de rétablir le contact. En attendant, les résultats scientifiques tombent comme une pluie de météorites. Pour preuve, les 7 publications réunies dans la revue Science, qui consacre, vendredi 31 juillet, un numéro spécial aux premières données engrangées par Philae. Celles que le robot-laboratoire, bardé de 10 instruments (caméras, foreuse, sondeur radar, spectromètre, magnétomètre, analyseur de gaz et autres détecteurs), a collectées pendant 63 heures sur Tchouri, entre le 12 et le 14 novembre 2014, avant d’entrer en hibernation durant 7 mois.

« Ce qui est fantastique, c’est que pour la première fois dans l’histoire de l’étude des comètes, nous avons accès à la vérité du terrain. Tout ce que nous savions jusqu’ici venait d’observations lointaines ou de survols par des sondes », s’enthousiasme Nicolas Altobelli, responsable de la mission Rosetta à l’ESA. « Ce que nous apprenons sur cette comète est très éloigné de ce que nous imaginions. C’est à cela que l’on reconnaît les découvertes importantes », renchérit Jean-Pierre Bibring, professeur à l’université Paris-Sud et responsable scientifique de Philae.

De fait, les images et les mesures réalisées par l’atterrisseur renouvellent la vision des comètes, petits corps célestes faits de gaz gelés et de poussières, un peu vite qualifiés de « boules de neige sales ». Les tribulations de Philae, qui, après avoir touché la surface de Tchouri, a rebondi par deux fois avant de se poser environ un kilomètre plus loin, sont elles-mêmes riches d’enseignements. Sur le premier site d’impact, baptisé Agilkia, le terrain est meuble, couvert de matériaux granuleux sur une vingtaine de centimètres d’épaisseur. Au point de chute final, Abydos, le sol glacé est beaucoup plus dur.

Ces contrastes se vérifient sur toute la surface de l’astre aux reliefs tourmentés, faits de creux et de bosses, avec des fractures qui, déjà mises en évidence par Rosetta aux grandes échelles, sont également apparentes à l’échelle millimétrique. A l’inverse, sa structure interne se révèle, du moins pour le lobe supérieur sondé par des ondes électromagnétiques, poreuse mais très homogène.

« Ce type de mesure n’a jamais été réalisé auparavant, explique Nicolas Altobelli. Cela va permettre de mieux comprendre les processus d’accrétion des grains de poussières primordiaux formant les premiers petits corps du Système solaire, dont certains ont pu évoluer jusqu’au stade de planète, tandis que d’autres, les comètes, sont restés à un stade primitif préservant quasi intact un état intermédiaire du processus de formation planétaire. »

Mais Tchouri réservait une plus grande surprise encore. Il apparaît que son noyau est un concentré de molécules organiques. Dans le nuage de poussières soulevé par le premier contact de Philae avec le sol ont été trouvées 16 de ces molécules, dont 4 (isocyanate de méthyle, acétone, propionaldéhyde et acétamide) n’avaient jamais été détectées sur une comète. Or, il s’agit de précurseurs de composés plus complexes (sucres, acides aminés, bases de l’ADN…) qui constituent les briques élémentaires du vivant.

Les comètes, en quasi-permanence congelées et donc dépourvues d’eau liquide, n’abritent évidemment aucune vie. Mais cette découverte conforte l’hypothèse que de la matière organique venue des comètes ait ensemencé les océans terrestres lors de bombardements de notre planète par ces astres. Un – gros – bémol toutefois: l’éventuelle présence de composés organiques complexes sur Tchouri n’a pu être confirmée par les premières analyses.

Ce qui est sûr, souligne Jean-Pierre Bibring, c’est que « le noyau cométaire est très riche en composés carbonés, qui ne se présentent pas sous la forme de petites molécules piégées dans la glace, comme on le pensait jusqu’à présent, mais de grains suffisamment gros pour résister à un voyage dans l’espace ». Et donc pour avoir pu féconder les océans terrestres. « Le système solaire, ajoute Nicolas Altobelli, est une machine à fabriquer et transporter de la matière organique, et les premiers résultats de Philae nous donnent un aperçu des processus chimiques précurseurs de l’apparition de la vie ».

Philae se réveillera-t-il pour en dire plus sur Tchouri, ce témoin des premiers âges du Système solaire, voilà 4,5 milliards d’années ? Ses communications – s’il est en état d’en avoir – avec la sonde Rosetta, qui lui sert de relais, vont être rendues plus difficiles, la comète approchant de son périhélie, le point de son orbite elliptique le plus proche du Soleil, qu’elle atteindra le 13 août. Sous l’effet de la chaleur croissante, l’activité cométaire, c’est-à-dire la sublimation de ses glaces dans un nuage de gaz et de poussières, va aller elle aussi crescendo, obligeant à placer la sonde sur une orbite suffisamment distante – près de 200 km – de la comète.

Avec ou sans Philae, Rosetta n’a de toute façon pas fini de moissonner des données. Elle va continuer à escorter Tchouri dans sa course lointaine, scrutant le petit astre dont l’hémisphère Sud, jusqu’alors dans l’ombre, va se trouver exposé en pleine lumière. Peut-être saura-t-on, en observant l’érosion provoquée par le dégazage, si la curieuse forme bicéphale de la comète, parfois comparée à un canard, est le résultat de l’agglomération de deux noyaux ou celui d’une perte de matière cométaire. D’ores et déjà, les scientifiques européens ont décidé de prolonger la mission de Rosetta. Alors qu’elle devait s’achever fin 2015, elle se poursuivra très probablement jusqu’à l’automne 2016.

EDIT (28 octobre 2015)

Du dioxygène fabriqué par la comète Tchouri !
par Erwan Lecomte
Science & Avenir - 28 oct 2015
http://www.sciencesetavenir.fr/espace/systeme-solaire/20151026.OBS8305/du-dioxygene-fabrique-par-la-comete-tchouri.html

Tchouri, la comète 67P/Churyumov–Gerasimenko, n'en finit pas d'émerveiller les astronomes. Après l'observation de la naissance d'un véritable bouclier magnétique à son approche du soleil, la découverte de molécules organiques complexes à sa surface, voici qu'une équipe internationale vient de mettre en évidence la présence d'oxygène moléculaire (O2) dans sa chevelure. Et pas qu'un peu : environ 3,8 % d'abondance relative par rapport à l'eau.

"C'est vraiment beaucoup ! s'exclame Kathrin Altwegg, astrophysicienne à l'Université de Berne, en Suisse, et co-auteur de la publication dans le magazine nature, décrivant cette découverte. Cela a été une surprise ! On ne s'attendait pas du tout à trouver de l'oxygène moléculaire" poursuit la chercheuse. En effet, les précédentes études des gaz composant la chevelure des comètes font état de la présence de vapeur d'eau (consécutive à l'effet des radiations solaires sur la glace qui les compose), de monoxyde de carbone (CO) et de dioxyde de carbone (CO2). Ces trois composés représentent 95 % des molécules de la chevelure, le reste étant fait d'un vaste cocktail de composés sulfurés ou hydrocarbonés. Mais jusqu'à présent, jamais de dioxygène (O2).

Reste donc à comprendre d'où vient cette molécule. Sur Terre, elle est principalement produite par les plantes qui la fabriquent grâce à la photosynthèse. Mais la comète Tchouri n'est pas vraiment réputée pour la luxuriance de ses forêts vierges... Sa surface n'est composée que de glace et de roche. Les chercheurs avancent donc deux hypothèses. La première est que cet oxygène proviendrait de la cassure des molécules d'eau (H2O) sous l'effet du rayonnement solaire en plusieurs sous-composés dont le fameux dioxygène (O2). Le Télescope spatial Herschel a d'ailleurs déjà observé la chose sur certaines lunes de Jupiter (Europe, Ganymède et Callisto) ainsi que dans les anneaux de Saturne. Mais, d'après les chercheurs, cela ne tient pas la route.

"Ces mécanismes de radiolyse et de photolyse par les vents solaires et les radiations ultraviolettes n'affectent que les quelques micromètres de la surface" expliquent-ils dans la publication. Or, quand une comète s'approche du soleil, celle-ci subit un formidable coup de chaud qui provoque une cure d'amaigrissement drastique. Par endroit, la glace peut perdre quelques mètres d'épaisseur. Si cet oxygène moléculaire était produit par des réactions chimiques sous l'effet du soleil, les équipes auraient dû alors observer une diminution rapide de la quantité d'O2 émis au fur et à mesure de la fonte des glaces de surface où ses réactions se produisent. Or, les observations ont montré tout autre chose. Au fur et mesure que la glace de surface fond, la quantité d'oxygène moléculaire (O2) reste constante. "Cela veut dire que le dioxygène est présent dans tout le noyau et qu'il ne se forme pas à la surface, sans quoi, il aurait diminué au fil des mesures" analyse Andre Bieler, chercheur à l'université du Michigan, et également co-signataire de l'article.

D'après les chercheurs, il faut donc envisager une autre hypothèse: que l'oxygène moléculaire qui s'échappe de la comète Tchouri ait été emprisonné dans son noyau dès le départ. C'est-à-dire lorsque la comète s'est formée, en même temps que notre système solaire. Et pour l'équipe, c'est une nouvelle de taille. En effet, pour que le dioxygène soit piégé dans les glaces de la comète, il faut que ce gaz soit présent au voisinage de la comète au moment de sa formation. Or, dans l'Univers, ce composé est particulièrement rare. Certes, l'oxygène sous forme d'atomes libres (O) est relativement courant. C'est même le troisième élément le plus abondant dans le cosmos après l'hydrogène (H) et l'hélium (He). Mais il n'a été détecté pour la première fois dans le milieu interstellaire sous sa forme moléculaire qu'en 2007. D'après l'équipe, si ce second scénario s'avère exact, "cela signifie que notre système solaire a été formé depuis un nuage moléculaire anormalement chaud". Un élément à prendre en compte dans les différents scénarios tâchant de reconstituer sa formation.

EDIT (28 mai 2016)

Deux ingrédients clé de la vie détectés pour la première fois sur une comète
AFP, France24 - 28 mai 2016
http://www.france24.com/fr/20160527-deux-ingredients-cle-vie-detectes-premiere-fois-une-comete

WASHINGTON - Deux ingrédients essentiels à la vie sur la Terre, la glycine et le phosphore, ont été détectés sur la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko, une découverte sans précédent, révèlent vendredi des chercheurs européens. Alors que plus de 140 différentes molécules organiques ont déjà été identifiées dans le milieu interstellaire, c'est la première fois que l'on y détecte de la glycine, un acide aminé, et du phosphore, un élément clé de l'ADN et des membranes des cellules.

Ces travaux, menés avec Rosina, le spectromètre de la sonde européenne Rosetta en orbite autour de ce noyau cométaire, sont publiés dans la revue américaine ScienceAdvances. "La multitude de molécules organiques déjà identifiée par Rosina sur la comète 67P /Tchourioumov-Guérassimenko, auxquelles s'ajoutent désormais la glycine et le phosphore,- des ingrédients fondamentaux de la vie -, confirment notre hypothèse que les comètes ont le potentiel d'apporter les molécules essentielles de la chimie prébiotique", souligne Matt Taylor, le responsable scientifique de la mission Rosetta de l'ESA. "Démontrer que les noyaux cométaires sont des réservoirs de matériaux primitifs dans le système solaire et qu'ils auraient pu transporter ces ingrédients clé de la vie sur la Terre est l'un des principaux objectifs de Rosetta et nous sommes ravis de ces résultats", ajoute-t-il.

Des traces de glycine, souvent trouvée dans les protéines, avaient déjà été mises en évidence dans les poussières de la comète Wild 2 ramenées sur terre dans le cadre de la mission Stardust de la Nasa en 2004. Mais les scientifiques n'avaient pas pu écarter la possibilité d'une contamination terrestre des échantillons pendant l'analyse. Maintenant, pour la première fois, de multiples détections de cet acide aminé ont confirmé sa présence dans les gaz et la vapeur d'eau se dégageant d'un noyau cométaire. "Il s'agit de la première détection certaine de glycine dans la mince atmosphère d'une comète", souligne Kathrin Altwegg, de l'université de Berne en Suisse, chef du projet Rosina et principal auteur de ces travaux. La première détection a eu lieu en octobre 2014 mais la plupart des mesures ont été faites en août 2015 pendant la périhélie, lorsque l'orbite de la comète se trouvait au plus proche du soleil.

La glycine est très difficile à détecter. Elle passe de l'état solide à l'état gazeux sous les 150°C, ce qui signifie que peu de cet acide aminé se dégage sous forme gazeuse à la surface froide de la comète, explique Kathrin Altwegg. "Nous avons constaté des fortes corrélations entre la glycine et la poussière de la comète, ce qui suggère que la glycine provient des grains mélangés à de la glace qui a fondu quand le noyau cométaire s'est rapproché du soleil", poursuit-elle. A la différence des autres acides aminés, la glycine est le seul à pouvoir se former sans eau liquide, notent les scientifiques. L'origine du phosphore détecté dans la fine atmosphère de la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko n'a pas encore été déterminée, indiquent les scientifiques.

EDIT (11 mars 2018)

L’énigme de la naissance de la comète Tchouri a été percée
par Julien Lausson
Numérama - 11 mar 2018
https://www.numerama.com/sciences/334286-lenigme-de-lexistence-de-la-comete-tchouri-a-ete-percee.html

Avec leur scénario, des astronomes ont résolu l'énigme de l'existence de la comète Tchouri, visitée il y a quelques années par la sonde Rosetta et l'atterrisseur Philae.

Lorsque la sonde spatiale Rosetta a été dépêchée par l’ESA pour récolter des données sur la comète Tchourioumov-Guérassimenko (« Tchouri »), le public en est presque venu à davantage s’intéresser au sort du véhicule qu’à l’objet céleste lui-même. En effet, après l’extinction de l’atterrisseur Philae, Rosetta a été précipitée à la surface Tchouri. Mais il serait regrettable de perdre de vue l’intérêt scientifique d’une telle mission, car de nouvelles hypothèses sont en train d’émerger. Un an et demi après la fin de la mission, une équipe internationale d’astronomes a développé un nouveau scénario pour expliquer la naissance de la comète, en s’appuyant sur une simulation opérée par la plateforme de calcul Mésocentre Sigamm.

Selon les scientifiques, même dans le cas d’une « collision destructrice entre deux comètes », toute la matière n’est pas nécessairement détruite. Certes, celle qui se trouve au niveau du point d’impact est pulvérisée, du fait de la masse respective de chaque corps céleste et de leur vitesse relative, la réduisant à l’état de poussières. Mais à l’exact opposé, une certaine résistance peut être observée. Des morceaux peuvent «  être éjectés à des vitesses relatives suffisamment faibles pour s’attirer et se ré-accumuler en formant de nombreux petits corps, qui s’agglutinent à leur tour pour n’en former qu’un seul », explique le CNRS. Et cette phase ne prend pas des millions d’années: au contraire, elle est très brève, de l’ordre de « quelques jours, voire quelques heures ».

Ce scénario offre plusieurs avantages: d’abord, il explique l’aspect général de Tchouri, avec des trous et des couches stratifiées qui « se seraient bâtis naturellement lors du processus de ré-accumulation, ou plus tard après sa formation ». Ensuite, il permet de comprendre pourquoi des comètes formées récemment ont gardé leur « composition primordiale », car toute la matière n’est pas détruite à chaque collision de ce type. Mais surtout, il résout un problème scientifique: l’apparente longévité de Tchouri, alors que la comète se balade dans une région spatiale assez encombrée — la ceinture de Kuiper, un anneau de comètes situé au-delà de Neptune. En effet, l’hypothèse admise jusqu’à présent était que ces comètes se formaient dans les premières phases du Système solaire, il y a plus de 4 milliards d’années.

« Comment des corps de la taille de Tchouri et aussi fragiles, nés il y a si longtemps, ont-ils pu survivre jusqu’à nous, alors qu’ils sont soumis constamment aux collisions dans les régions où ils évoluent ? », s’interrogeaient les scientifiques. En effet, dans la ceinture de Kuiper, les objets célestes peuvent se percuter à la vitesse d’1 km/s. Avec ce scénario, l’énigme de l’existence de Tchouri est résolue: la comète « a pu naître à n’importe quel moment de l’histoire du Système solaire et pas forcément à ses débuts, comme cela semblait acquis, réglant le problème de sa survie pendant si longtemps ». Et même si elle a subi des collisions durant son existence, son caractère primitif, principal intérêt des scientifiques, est resté intact.