Mise à jour 16 Avril 2014 update vidéo 14 mai
 
 
CONFÉRENCE MENSUELLE DE LA SAF
 «LES COMÈTES, TÉMOINS DE L’ORIGINE DU SYSTÈME SOLAIRE»
Par Nicolas BIVER
Astronome au LESIA (Obs de Paris Meudon)
Au FIAP, 30 rue Cabanis, 75014 Paris (métro Glacière).
Le Mercredi 9 Avril 2014 à 20H30
 
Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos et des animations.
Le conférencier a eu la gentillesse de nous donner sa présentation, elle est disponible sur ma liaison ftp et s'appelle : 
SAF-Biver-9avr14.pdf, elle est dans le dossier CONF-MENSUELLES-SAF/ saison 2013-2014. .
Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me contacter avant.
 
Cette conférence a été filmée en vidéo (grâce à UNICNAM et IDF TV) et est accessible sur Internet
On la trouve à cette adresse    https://www.youtube.com/watch?v=W3J14FSrMFc&list=PLM_NLeMfZ9Tr9En8kNMiEIYxxNDI0V9DX
 
 
 
 
 
Nicolas Biver, membre de la SAF et de la commission des comètes, est bien connu de nos lecteurs.
 
C’est un grand spécialiste de ces vagabondes du fin fond du système solaire, et aussi un excellent dessinateur de ces belles du soir.
 
Il travaille au LESIA (Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique) à Meudon.
 
Ses deux sites Internet dédiés aux comètes , à consulter absolument :
 
http://www.lesia.obspm.fr/perso/nicolas-biver/
 
http://www.lesia.obspm.fr/planeto/cometes/equipe_cometes/
 
 
 
 
 
1- LA FORMATION DU SYSTÈME SOLAIRE .
 
Tout commence avec la formation de notre système solaire. voyons donc les différentes étapes en accéléré :
 
La naissance de notre Soleil s’est produite il y a approximativement 4,56 milliards d’années (Ga).
Sa formation prend à peu près 100.000 ans.
Au bout de 1 million d’années (Ma) les premiers embryons planétaires apparaissent.
 
10Ma : les planètes géantes se forment, le gaz de la nébuleuse se dissipe.
Un phénomène de migration des planètes Jupiter et Saturne apparaît (le Grand Tack, voir la présentation de B Lelard à ce sujet), il y a redistribution des planétésimaux rocheux et glacés.
 
100Ma après le début du système solaire (SS), le gaz disparaît totalement, les planètes telluriques se forment, à l’occasion d’une résonance 3 :2 Jupiter et Saturne migrent vers l’extérieur du SS . on pense que c’est à cette occasion que s’est formé le nuage de Oort interne, vers les 10.000UA.
 
De 100Ma à 800Ma se produit une migration lente de Jupiter et de Saturne, et un phénomène qui va tout troubler : la résonance 2:1 de ces deux planètes géantes. Cela donne lieu à un grand chambardement dans le SS, c’est ce que l’on va appeler le grand bombardement tardif (LHB en anglais), de nombreuses collisions entre planètes et petits corps vont avoir lieu. Peut-être est-ce même à cette époque que l’eau a été amenée sur Terre.
 
C’est le fameux modèle de Nice, où l’on voit en simulation l’évolution de ces quelques centaines de millions d’années du début de notre système solaire.
 
Voici une vidéo correspondant au modèle de Nice le plus récent.
 
Vidéo (https://www.youtube.com/watch?v=6LzQfR-T5_A)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
C’est à cette occasion que :
·        La ceinture de Kuiper perd 99,6% de sa masse pour atteindre 1/10.000 la masse de la Lune
·        La ceinture principale d’astéroïdes perd 90% de sa masse pour devenir moins de 1/10.000 la masse de la Lune
·        Les grands bassins lunaires sont créés.
·        Les comètes de la ceinture de Kuiper vont amener au moins 10% de l’eau terrestre.
 
Après le LHB, il y a perte de 99% des objets trans-neptuniens et apparition de la vie sur Terre.
 
 
 
 
 
 
2-QU’EST-CE QU’UNE COMÈTE ?
 
Les comètes sont des corps glacés qui proviennent du système solaire externe, mais elles font partie du système solaire, c’est à dire, qu’elles orbitent le Soleil, même sur des périodes très longues.
Arrivées au niveau de Jupiter (vers les 5 UA), elles commencent à présenter une certaine activité.
 
 
 
À moins de 2 UA, toutes les glaces se subliment, la coma se forme, c’est l’atmosphère de la comète, elle est constituée de gaz et de poussières éjectées par le noyau.
 
 
En se rapprochant de plus en plus du Soleil, le rayonnement UV de celui-ci casse les molécules en radicaux (OH par ex, plus facile à observer que H2O) ions et atomes.
 
 
 
 
 
 
 
 
Tous ces phénomènes donnent naissance aux différents aspects que prennent les comètes avec leurs différentes queues.
 
·        La queue d’ions : (verte si C2H2 ou bleue si CO+) c’est un plasma, il est sensible au vent solaire (400km/s en moyenne), et donc toujours opposée à la direction du Soleil.
·        La queue de poussières, blanchâtre qui contient les particules solides du noyau, elle est incurvée suivant le mouvement de la comète sur son orbite.
·        Il peut y avoir aussi une queue de Sodium (atomes) (rouge/jaune) découverte récemment avec Hale Bopp.
 
 
 
 
En résumé on peut dire sur les comètes :
 
·        Leur distance au Soleil peut varier de 0,005 UA à 100.000 UA
·        Elles sont actives à moins de 1,5 UA du Soleil
·        La queue peut se prolonger sur 1 à 200 millions de km
·        Le noyau peut faire de quelques km à 100km
·        La chevelure est de l’ordre de 10.000 à 100.000km.
 
 
 
3-LES NOYAUX DES COMÈTES.
 
De nombreuses missions cométaires ont permis d’étudier de près le noyau de certaines comètes, notamment :
 
·        La mission Deep Space 1 survole la comète 19P/Borelly le 22 sept 2001 à près de 2000km d’altitude et à la vitesse de 16km/s. C’est un corps irrégulier approx. de 8x3km très sombre (albédo 3% !) pas de glace à sa surface et de température de surface élevée : 300 à 340K.
·        Stardust survole 81P/Wild 2 en Janvier 2004 et recueille des échantillons de poussières, qui vont être ramenés sur Terre. Un survol rase mottes (236km) à vitesse relativement lente 6km/s. Albédo aussi de 3%, présence de jets. Taille du noyau approx 5x4x3km.
·        Deep Impact impacte la comète Tempel 1 le 4 Juillet 2005 avec son impacteur en cuivre, l’autre partie de la sonde survole le lieu d’impact et prend aussi des photos. 15.000 tonnes de matériaux cométaires ont été éjectées. La composition semble homogène. L’impact n’a pas perturbé du tout la trajectoire de la comète.
·        Stardust rebaptisée Stardust-NEXT repasse au dessus de Tempel 1 en Février 2011 pour voir l’effet produit par l’impact.
 
 
 
Intéressons nous un peu plus en détail au noyau de Tempel 1.
 
Voici toutes les informations recueillies sur ce noyau, résumées sur cette diapo.
 
 
Le plus étonnant : sa densité très faible : 0,35 ; presque une éponge !
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
De toutes ces visites, on peut faire un résumé que l’on voit ci-contre.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Les noyaux cométaires sont fragiles.
On s’en est rendu compte à plusieurs occasions :
·        La comète 73P/SW 3 s’est brisée en 4 morceaux en 1995 en passant près du Soleil.
·        La comète ISON en 2013 en laquelle on fondait beaucoup d’espoir a aussi disparu en passant trop près du Soleil.
·        La comète 17P/Holmes expérience un énorme sursaut en Oct 2007, 4% du noyau est éjecté.
 
Il semble que toutes les parties de noyaux après fragmentation aient la même composition, la matière primitive serait conservée depuis plus de 4,5Ga !
 
 
 
La composition des glaces cométaires.
 
 
C’est ce genre d’informations qui est accessible par l’intermédiaire de la radio astronomie, avec les radiotélescopes de Nançay par exemple ou de l’IRAM et maintenant ALMA et aussi à l’aide de télescopes IR comme le VLT, le Keck, Herschel …
 
En effet on peut à l’aide de ces instruments détecter les spectres des molécules qui s’échappent du noyau.
 
La molécule la plus complexe détectée est….l’antigel !
 
 
 
 
 
 
 
 
L’origine de l’eau terrestre ?
 
 
La glace d’eau constituant une grande partie de la composition des comètes, il n’est pas inintéressant de se poser la question de savoir, si cette eau (glace) est la même que l’eau des océans terrestres, ce qui nous donnerait une information sur l’origine de cette eau.
 
Un facteur déterminant est l’étude du rapport D/H de l’eau, D représentant le Deutérium, un isotope de l’Hydrogène (l’Hydrogène « lourd ») et H l’Hydrogène « normal ».
 
NOTE PERSONNELLE :
Le rapport D/H, rapport entre la quantité de Deutérium (isotope de l’Hydrogène avec un neutron de plus dans le noyau) et l’Hydrogène « normal » (seulement un proton dans le noyau, donc deux fois moins lourd que D), donne une indication de l’origine de l’eau (l’eau peut être soit H20 soit HDO, eau semi-lourde ; soit D2O, eau lourde ; où un ou deux D a remplacé un H) dans le système solaire
Or il semble que l’enrichissement de l’eau en Deutérium soit antérieur à la formation du système solaire, il ne s’effectue que dans le milieu interstellaire froid.
Le rapport D/H est un marqueur des zones froides du système solaire (10 à 30K), si il est élevé, cela signifie que le corps dont il est issu provient des zones froides (extérieures) du disque proto planétaire.
Donc on s’attendrait à avoir un D/H plus grand pour les comètes que pour les planètes géantes, car formées plus loin.
 
 
 
Le rapport D/H sur Terre est de l’ordre de 1/6000 (ou 0,016%) alors qu’il est dans les comètes et suivant les différentes mesures de 1/3000 à 1/6000.
 
Cela tendrait à prouver que l’eau terrestre viendrait en partie des comètes, lors des incessants bombardements au début du système solaire.
 
On s’est posé une question similaire concernant l’azote terrestre, en étudiant le rapport N15/N14, on ne trouve pas tout à fait la même chose entre la Terre et les comètes. L’azote ne proviendrait donc qu’en petite partie des comètes.
 
 
 
 
 
 
4-LA MISSION ROSETTA.
 
 
On a déjà dit beaucoup de choses sur la mission Rosetta, voir le chapitre correspondant dans les archives du site.
 
On sait qu’elle s’est bien réveillée et Philae aussi.
 
 
Maintenant l’étape importante est la mise en orbite autour de la comète.
 
Ce n’est pas une opération simple car la gravité est très faible et la trajectoire d’approche est très compliquée.
On s’approchera à 10.000km vers le 15 Juillet 2014.
À 1000km le 31 Juillet et
À 100km le 7 Août.
Pour une mise en orbite à 30km d’altitude le 9 Septembre.
 
Atterrissage prévu le 11 Novembre, la SAF et l’AFA devrait vous faire vivre cet événement en direct.
 
 
 
 
 
L’ESA nous propose un film d’animation retraçant les différentes étapes de l’atterrissage de Philae.
 
Vidéo.  
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POUR ALLER PLUS LOIN :
 
 
Nos océans : sont-ils extraterrestres?
 
Les océans terrestres, d’où vient l’eau ?
 
Les observateurs de comètes
 
Une autre vidéo sur Rosetta et Philae.
 
Le site cometography pour répertorier toutes les comètes.
 
Les comètes dans le système solaire.
 
 
 
Bon ciel à tous
 
 
Jean Pierre Martin   Président de la commission de cosmologie de la SAF
www.planetastronomy.com
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