Mise à jour le 22 Juin 2008
 
     
CONFÉRENCE de Janet BORG
De l'Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS),
Professeur à Paris VII
"RÉSULTATS DE LA MISSION STARDUST"
Organisée par la SAF
Dans ses locaux, 3 rue Beethoven, Paris
 
Le Samedi 14 Juin 2008 à 15H00
à l'occasion de la réunion de la Commission de Planétologie.
 
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 
Janet Borg a eu la gentillesse de nous donner sa présentation complète (en pdf), elle est disponible sur ma liaison ftp elle s'appelle. : stardust-borg-SAF.ppt  
Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me contacter avant.
 
 
BREF COMPTE RENDU
 
Comme la présentation est disponible, mon compte rendu sera très succinct.
 
 
 
 
 
 
Janvier 2006 : retour sur Terre de la mission Stardust, avec sa moisson de grains cométaires provenant de la comète Wild-2, survolée quelques heures en Janvier 2004.
 
Des analyses de ces grains, on espère une meilleure compréhension de la nature des comètes et de l’évolution de la nébuleuse primitive.
 
Jante Borg va nous dresser un état des lieux après près de deux ans de travaux sur les « grains Stardust » 
Elle nous signale d'emblée que la "récolte" a été de MOINS DE 1 mg de grains cométaires!
 
 
 
 
LES COMÈTES RÉSIDUS DE LA FORMATION DU SYSTÈME SOLAIRE.
 
 
 
Les différentes étapes de la formation du système solaire
 
Il y a deux réservoirs principaux de comètes  et selon l'endroit, elles n'ont pas la même origine.
 
-La ceinture de Kuiper:
-Située au-delà de Neptune de 30 à 100 UA.
-Comètes à courtes périodes.
-Formées dans le SS externe - orbites relativement stables.
- Trajectoires dans le plan de l’écliptique.
- Tempel-1, Wild-2, Churyomov-Gerasimenko, ...
 
-Le nuage de Oort:
- Situé au-delà de ~ 50000 UA.
-Comètes de périodes longues.
-Formées dans le SS interne
-Trajectoires hors écliptique
- Halley (a été déplacé dans le temps, appartenait au nuage de Oort), Hale Bopp, ...
 
 
 
 
 
 
RAPPEL SUR LA MISSION STARDUST.
 
 
 
La mission Stardust a maintes fois été résumée dans ces colonnes, nous ne signalerons que l'essentiel.
 
Départ de Cap Canaveral : 7 Février 1999
Survol de la comète : 2 Janvier 2004
Retour sur Terre : 15 Janvier 2006
 
 
 
La raquette de réception avait deux faces : une face pour les poussières interstellaires et une face pour les poussières de comètes.
 
 
Et elles ont servi toutes les deux, en effet lors du voyage vers la comète Wild 2, Stardust a rencontré deux fois un jet de particules interstellaires et a présenté sa raquette à celles ci.
 
Au moment de la rencontre avec la comète (vitesse relative 6km/s) la raquette de réception a recueilli les grains cométaires.
 
Premier retour d’échantillons extraterrestres, depuis les échantillons lunaires (missions Apollo, entre 1969 et 1972)
 
 
 
Pourquoi Wild 2 : C'est une comète "fraîche" : seulement 5 passages au périhélie depuis 1974 lorsqu'elle fut détournée par Jupiter.
Elle ne possède pas de cratères d'impact, mais ce que l'on voit ce sont plutôt des dépressions dues à la sublimation de la glace probablement.
 
Comète d’environ 4.5 km de diamètre ; supposée s’être formée dans la ceinture de Kuiper
 
Voir le film de la rencontre.
 
Environ  5 milliards de km parcourus
Vitesse relative au moment de la rencontre: 6,1 km/s
Vitesse d’entrée dans l’atmosphère au retour sur Terre: 12,8 km/s
 
 
 
 
LA COLLECTE DES GRAINS.
 
 
Vue des collecteurs remplis d'aérogel de la raquette collectrice. Densité < 0,01!
132 cellules d'aérogel de 4cm par 2cm peuvent contenir des impacts qu'il faut déceler optiquement.
 
Lorsqu'un impact est repéré, on découpe autour de lui une zone appelée Keystone (clé de voûte littéralement).
 
Il y a deux laboratoires au monde capables de découper l'aérogel , celui de Houston et celui de Berkeley.
 
Dans l'aérogel, il y a deux côtés à la raquette de réception qui sont collés dos à dos, un côté pour les grains interstellaires de 1cm d'aerogel et celui pour grains cométaires de 3cm d'épaisseur.
 
Les collecteurs avant (comètes) ont recueilli plusieurs milliers de grains, le plus grand étant de l'ordre de 100 micron!
 
Les collecteurs arrière (interstellaires) ont collecté une centaine de grains interstellaires plus petits.
 
Il y a 132 cellules de 4*2 cm2, soit environ 1000  cm2 d’aérogel, mais la densité de cet aérogel, n'est pas constante, il y a un gradient de densité, il est de plus en plus dense au fur et à mesure que l'on pénètre dedans : approx. 0,005 à l'entrée et 0,05 à la sortie de l'alvéole.
 
 
 
 
 
 
On voit sur cette photo, le premier keystone extrait d'un grain interstellaire en février 2008. ce grain est de taille inférieure au micron!
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Les armatures en Alu sont aussi des collecteurs, les particules y créent des cratères d'impact qui donnent des informations même si la particule s'évapore complètement.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Depuis deux ans les échantillons sont distribués à la communauté de scientifiques :
 
En France, principalement 7 laboratoires impliqués, regroupés au sein d’un consortium d’étude :
·        CRPG (Nancy)
·        CSNSM (Orsay)
·        ENS, Sciences de la Terre (Lyon)
·        IAS (Orsay)
·        Laboratoire de Planétologie (Grenoble)
·        LSPES (Lille I)
·        MNHN (Paris)
 
 
 
LES PREMIERS RÉSULTATS.
 
Les analyses devraient répondre aux questions suivantes :
 
·        Ce matériau est il similaire aux IDP (Interplanetary Dust Particles) ou aux micrométéorites?
·        Est-ce du matériau de la formation du système solaire (SS) ou pré-solaire?
·        Nature des corps organiques?
·        Quel a été le degré de mélange dans la nébuleuse solaire de ce qui vient du SS et ce qui lui est extérieur?
·        Lien entre matière cométaire et interstellaire?
 
Quels outils employer?
 
caractérisation des poussières cométaires
minéralogie /pétrologie composition élémentaire distribution en taille
MET (Microscope Électronique à Transmission) SXRF (sonde à fluorescence X, TOFSIMS (spectro de masse) ... étude des cibles d’Al
origine solaire ou pré-solaire
mesures isotopiques
sondes ioniques
nature des organiques
spectroscopies optiques
C-XANES (Carbon X-ray Absorption Near Spectroscopy)
FTIR, (spetro IR à transformée de Fourier) spectro Raman,
autres ....
 
 
 
Voici quelques résultats :
 
 
Voir la présentation pour plus de détails.
 
 
CONCLUSIONS.
 
Comme le dit en introduction Janet Borg, ce ne sont pour le moment que des résultats préliminaires sur un petit nombre d'échantillons d'une comète particulière.
 
Les premiers résultats sont parus dans Science, n° 314 (Décembre 2006) à partir de la collaboration entre près de 200 scientifiques, qui ont travaillé sur 35 traces (200 grains extraits) dans 10 des 132 blocs d’aérogel (même proportion d’armatures d’aluminium)
 
C'est une prouesse technique que de découper ces keystones d'aérogel ou d'extraire quelques grains. L'aérogel semble aussi perturber la collecte (interaction entre le grain incident et l’aérogel), c'est un très long travail.
Importance donnée aussi aux grains dans les armatures d'alu.
 
 
 
 
Que peut on dire de la composition de ces grains?
Ce sont globalement du type chondrites.
La mesure des rapports isotopiques pour H, C, N et O sont compatibles avec une origine dans la nébuleuse solaire.
 
La mesure du rapport D/H (isotope Deutérium de l'Hydrogène par rapport à l'Hydrogène "normal") montre que toute l'eau terrestre ne vient pas uniquement des comètes.
 
L'enrichissement en O17 (par rapport à O16) semble montrer que certains grains proviendraient du milieu interstellaire
 
Concernant les gaz rares consulter ce récent article du CNES paru dans les astronews.
L’hypothèse qui correspond le mieux aux résultats des analyses implique une implantation de ces gaz rares dès la formation des grains au voisinage du Soleil, dans une phase précoce de l’évolution de la nébuleuse.
 
 
La matière organique est aussi présente dans les grains de Stardust, mais très faiblement et très peu structurée.
 
Concernant la minéralogie des grains on peut dire :
·        Abondance de silicates (Fe+Mg) formés à haute température, cristallins et amorphes
·        Abondance de sulfures Fe/Ni, pauvres en Ni
·        Existence de minéraux réfractaires type CAI
·        Peu d’évidences de minéraux hydratés
 
 
Donc on peut très provisoirement conclure :
 
 
Il y aurait eu mélange de particules condensées loin du soleil (glaces organiques) et près du soleil (olivines, Inclusions CAIs,...)
 
 
Il semble qu’il y ait eu des processus de transport et de mélange entre les régions internes du disque protoplanétaire et les régions externes, avant ou pendant la formation des comètes, plus efficaces qu’on ne le pensait auparavant.
 
 
 
 
·        Les poussières cométaires de Wild 2 sont principalement originaires de notre nébuleuse, et la contribution de grains pré-solaires et de molécules organiques interstellaires est faible, mais non nulle.
·        Les comètes semblent constituées de matériels provenant de diverses régions de notre nébuleuse. Des mécanismes de transferts radiaux vont devoir être trouvés (vents?).
·        La matière organique des grains cométaires est variée, et différente de celle des météorites. Les processus d’organo-synthèse dans le système solaire primitif sont donc très complexes.
 
 
 
 
Merci encore à Janet Borg pour cette passionnante aventure.
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN.
 
 
De notre ami Jacques Crovisier , les comètes pour les nuls.
 
Du site Planète Terre un long article sur les résultats de Stardust par l'excellent Pierre Thomas.
 
Mathieu Gounelle nous propose une présentation sur les comètes et sur les premiers résultats de Stardust.
 
Communiqué de presse du CNRS sur les résultats de Stardust.
 
 
 
Bon ciel à tous
 
 
Jean Pierre Martin  SAF Commission de Planétologie
www.planetastronomy.com