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According to the latest results of the radar CONCERT on Rosetta, comets are mainly composed of dust rich in carbonaceous material

Measurements of the Rosetta mission's CONSERT experiment made it possible for the first time to observe the interior of a comet and to estimate the average composition of the nucleus. This decisive study shows that comets are mainly composed of dust rich in carbonaceous material. This work was published on March 7, 2017 in the MNRAS (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) Journal of the Oxford University Press1. It was conducted by a team in which French researchers from the Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (CNRS / Université Grenoble Alpes), the Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (CNRS / Pierre and Marie Curie University Versailles St-Quentin) and the Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (CNRS / University of Toulouse Paul Sabatier) are strongly involved.

Left Photos : Rosetta comet close-ups - Copyright ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0

Le radar bistatique CONSERT, installé sur la sonde Rosetta et sur l’atterrisseur Philae avait exploré l’intérieur d’un noyau cométaire, plus exactement le petit lobe du noyau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, en novembre 2014. Ces mesures exceptionnelles ont établi (Kofman et al, Science, 2015)2, à partir de la vitesse de propagation des ondes dans ce milieu, que la constante diélectrique moyenne est de (1,27 ± 0,5), ce qui n’est que peu supérieur à 1,  la constante diélectrique du vide. Cette très faible valeur indique que le milieu est extrêmement poreux, comme le confirme sa faible masse volumique (de l’ordre de 0.53 kg m-3, Sierks et al, 20153, Pätzold et al., 20164). Compte tenu du rapport massique poussières / glaces élevé de 2 à 6  (Rotundi et al., 20155), la porosité estimée est de l’ordre de 80% (Kofman et al, Science, 2015).

Les études actuelles s’appuient sur une interprétation plus précise de la constante diélectrique du noyau (proche de 1,27) à partir de mesures en laboratoire de la permittivité de glaces (d’eau, de monoxyde et de dioxyde de carbone) et de minéraux ainsi que d’analogue de matériaux cométaires (Brouet et al., 20166 ; Herique et al, 20027 ; Heggy et al.,  20128). Cette analyse, utilise les formules de mélanges de matériaux diélectriques ainsi que les estimations de la densité et du rapport poussières / glaces pour montrer que la fraction réfractaire doit avec une permittivité faible pour pouvoir expliquer la constante diélectrique mesurée par CONSERT. Ces résultats permettent d’exclure que les particules de poussière cométaire aient une composition essentiellement minérale. Les modèles proposés pour la composition de l’intérieur du noyau permettent d’affirmer que la matière carbonée est largement présente, correspondant jusqu’à 75% en volume dans la composition des poussières. 

Ces nouveaux résultats changent de la vision classique d’une comète « boule de neige sale ». Ils suggèrent que la comète cible de la mission Rosetta (et probablement aussi les autres comètes) présente une fraction considérable de matériau carboné au niveau de ses poussières. Cette conclusion renforce sensiblement les hypothèses selon lesquelles la composante réfractaire des comètes, par sa composition et sa structure, aurait pu contribuer à l'émergence de la vie sur Terre.

consert

Diagramme de la permittivité de la matière réfractaire en fonction de la proportion volumique de glace (axe vert) de poussière (axe bleu) et de la porosité (axe rouge) : l’échelle de couleur représente la valeur de permittivité maximale que peut avoir la matière réfractaire de la comète 67P/C-G pour donner un mélange poussière glace et poussière de permittivité 1.27. Ce diagramme montre qu’un mélange constitué en volume de 75% de matière carbonée et de 25% de minéraux (limite rouge sur le graphique) est compatible avec la constante diélectrique déterminée par CONSERT, ainsi qu’avec d’autres résultats relatifs à la densité (limites vertes) et au rapport poussières / glaces (limites bleue). Le noyau de la comète doit alors être très poreux (72-87%), avec 6 à 12% de glaces et 16 à 21% de matériau réfractaire (poussières) en volume. Crédits : MNRAS

Note(s): 

  1. Mon Not R Astron Soc (2016) 462 (Suppl_1): S516-S532
  2. Kofman W., et al., 2015, Science, 349, 6247, aaa0639
  3. Sierks H., et al., 2015, Science, 347, aaa1044
  4. Pätzold M., et al., 2016, Nature, 530, 63
  5. Rotundi A., et al., 2015 , Science, 347, aaa3905
  6. Brouet Y. et al., 2016, MNRAS, S1, 89
  7. Herique A. et al., 2002, Planet. Space Sci., 50, 857
  8. Heggy et al.,  2012, ICARUS, 221(2), pp. 925–939

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  • Jérémie Lasue, Jeremie.Lasue@irap.omp.eu
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