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L’effondrement d’une falaise dévoile la composition primitive de la comète 67P

vendredi 31 mars 2017

(mise à jour le 4 avril 2017)

Dans une étude publiée dans Nature Astronomy le 21 mars 2017, une équipe scientifique internationale, comprenant des chercheurs du LESIA, établit un lien précis entre un sursaut d’activité de la comète 67P Churyumov–Gerasimenko et l’effondrement d’une falaise qui expose le matériel interne de la comète, matériel primordial et riche en glace.

Plusieurs sursauts d’activité de courte durée ont été observés par Rosetta pendant les deux années d’observation rapprochée entre 2014 et 2016.

A l’aide d’observations réalisées le 10 juillet 2015 par la caméra de navigation de Rosetta, une équipe scientifique internationale comprenant des chercheurs du LESIA a pu faire le lien pour la première fois entre un sursaut d’activité et l’effondrement d’une falaise.

Image haute définition de l'effondrement
Image haute définition de l’effondrement

L’image haute définitiTchourioumov-Guérassimenon permet de distinguer nettement ce matériau glacé fraîchement exposé sur la paroi de la falaise située à 134 mètres de haut. Il est six fois plus brillant que les terrains très sombres de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko.
© Rosetta, ESA

L’étude parue dans Nature Astronomy porte sur une région de la comète, nommée Aswan.

Aswan avait été choisi en 2014 comme un des potentiels sites d’atterrissage de Philae ; il est situé sur le gros lobe de la comète dans la région Seth, face à Hapi.

L’effondrement de la falaise s’est produit à partir d’une fracture d’environ 70 m de longueur et de 1 m d’épaisseur qui avait déjà été observée à partir de septembre 2014 sur le plateau d’Aswan.

Cinq jours après le sursaut d’activité du 10 juillet 2015, grâce aux images du système d’imagerie OSIRIS, les chercheurs ont repéré une région très brillante et enrichie en glace d’eau fraichement exposée sur la paroi de la falaise de 134 m de haut, là où avant il y avait la fracture.

L’éboulement a produit environ 2 000 tonnes de matériel et la formation d’un talus avec de nouveaux rochers qui ont principalement une taille comprise entre 1,5 et 3 m.

L’effondrement de la falaise d’Aswan

L’événement a donc fourni une occasion unique d’étudier la glace d’eau primordiale qui est présente à l’intérieur de la comète et habituellement recouverte par une épaisse couche de poussière qui s’amincit quand la comète s’approche au périhélie (voir le communiqué "Glace carbonique et glace d’eau sur la comète de Rosetta" de novembre 2016).

En effet, le nouveau matériel exposé est au moins six fois plus brillant que les terrains sombres typiques de la comète 67P et il est enrichi en glace d’eau.

Des images prises successivement ont montré l’évolution de la réflectance de la falaise, liée à la sublimation progressive des volatiles, qui a diminué d’un facteur 2, en décembre 2015 jusqu’à la sublimation quasi totale de la glace d’eau exposé en août 2016.

La falaise d'Aswan avant et après l'effondrement
La falaise d’Aswan avant et après l’effondrement

Images NAC prises à différentes échelles spatiales (0,1-0,5 m / pixel) montrant la falaise d’Aswan et la fracture avant (a, b, d et e) et après (c-f) l’effondrement. Le cercle blanc montre le même rocher dans toutes les images. Les flèches blanches montrent la fracture avant l’effondrement et le nouveau bord de la falaise après l’effondrement.
© ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0 ; ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

A partir de la distribution en taille de nouveaux rochers créés par l’éboulement de la falaise, les chercheurs ont estimé que 99% des débris se sont distribués au pied de la falaise et que 1% du matériel s’est sublimé dans l’espace.

L’éboulement de la falaise a eu lieu pendant la nuit cométaire et il a été produit par la fatigue thermique progressive qui a propagé les fractures de la surface aux premières couches sous-surfaciques, produisant un affaiblissement progressif du matériel superficiel jusqu’à en déclencher l’effondrement.

La fatigue thermique est associée aux importantes variations de température diurne et saisonnières de la comète qui mènent à la fracturation du matériel superficiel.

Les chercheurs estiment que l’effet cumulatif conduit par de forts gradients thermiques pourrait être l’un des facteurs d’affaiblissement les plus importants du matériel cométaire et l’origine de plusieurs sursauts d’activité.


Image de référence de la comète 67P avant le sursaut d'activité vue le 10 (...)
Image de référence de la comète 67P avant le sursaut d’activité vue le 10 juillet 2015

© ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0 ; ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

Vue de la comète 67P pendant le sursaut d'activité le 10 juillet (...)
Vue de la comète 67P pendant le sursaut d’activité le 10 juillet 2015

© ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0 ; ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA


Image prise avec la caméra NAC-OSIRIS montrant le matériel primordial et (...)
Image prise avec la caméra NAC-OSIRIS montrant le matériel primordial et brillant fraichement exposé sur la paroi de la falaise

© ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0 ; ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

Image du 12 décembre 2015 avec réflectance de la région brillante qui a (...)
Image du 12 décembre 2015 avec réflectance de la région brillante qui a diminué d’un facteur 2

© ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0 ; ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA


Référence

  • Pajola, M. et al., "The pristine interior of comet 67P revealed by the combined Aswan outburst and cliff collapse", Nature Astronomy, Volume 1, id. 0092 (2017)

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