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 LE LABORATOIRE D’ASTROPHYSIQUE DE MARSEILLE ET LA MISSION ROSETTA

Publié le 3 octobre 2016


Le LAM et les comètes, une longue histoire

Le LAM a participé très activement à la mission Rosetta notamment par la fourniture de la caméra à haute résolution OSIRIS-NAC, mais Marseille et les comètes c’est une longue histoire. Dès le 19e siècle, les astronomes marseillais s’illustrent dans l’étude de ces objets. Citons Pons (37 comètes découvertes, record mondial, dont 23 à Marseille), Gambart (12 comètes), Tempel (17 comètes), Coggia (6 comètes), Stéphan (5 comètes) et Borrelly (13 comètes), la ville détenant à ce jour le record mondial du nombre de comètes détectées visuellement. Et consécration, en 1913 l’Union Astronomique Internationale choisit Marseille comme centre international des « petites planètes ». Plus récemment, le LAM a participé à la première mission spatiale « GIOTTO » de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) qui rencontra la comète Halley en 1986. Ces vingt dernières années, le coronographe LASCO-C2 conçu et réalisé par le LAM et embarqué sur l’observatoire solaire SOHO de l’ESA a découvert plus de trois mille comètes dites rasantes qui frôlent le Soleil. Grâce à une technique originale mise au point par P. Lamy, chercheur CNRS au LAM, de nombreux noyaux cométaires ont été détectés et caractérisés à l’aide des grands télescopes spatiaux, Hubble et Spitzer, dont celui de la comète 67P/ Churyumov-Gerasimenko familièrement baptisée « Tchouri », la cible de la mission Rosetta, fournissant ainsi les caractéristiques physiques et un premier modèle du noyau, informations indispensables au succès de cette mission.

La caméra OSIRIS-NAC : les yeux aiguisés de la sonde Rosetta

Dès la sélection de la mission Rosetta par l’ESA, le LAM a étudié en parallèle trois instruments, la caméra OSIRIS-NAC - sa réalisation phare – ainsi que l’ensemble de caméras panoramiques CIVA (destiné au module PHILAE) et le détecteur de poussières GIADA et s’est rapproché de plusieurs laboratoires internationaux en vue de former les équipes instrumentales. OSIRIS-NAC, l’imageur à haute résolution de Rosetta, met en œuvre des concepts optiques et mécaniques innovants qui se sont concrétisés par une réalisation en partenariat avec la société ASTRIUM et plusieurs laboratoires européens. Lors de la phase de croisière de la mission, la caméra OSIRIS-NAC a fourni des dizaines d’images des astéroïdes Steins et Lutétia. En février 2014, elle prenait les premières images de « Tchoury » et révélait sa forme étrange dite bilobée. Depuis et jusqu’à la fin de la mission le 30 septembre 2016, c’est plus de mille images qui ont été obtenues révélant l’incroyable complexité de la surface du noyau et des processus qui la sculpte.
Le LAM a participé à la sélection du site d’atterrissage du module Philae en fournissant des modèles 3D de la surface de la comète reconstruits à partir des images obtenues par la caméra OSIRIS-NAC. Ces modèles ont joué un rôle important en permettant d’identifier les fortes pentes risquant de déstabiliser Philae lors de son atterrissage. Plusieurs modèles 3D ont ensuite été calculés, permettant de déterminer pour la première fois de manière très précise la densité d’une comète, égale à environ la moitié de la densité de la glace d’eau. Cette densité très faible implique une porosité extrêmement élevée puisqu’environ les trois quarts du volume du noyau seraient en fait constitué de vide.
L’observation d’une comète de façon quasi continue pendant plus de 2 ans, de août 2014 à septembre 2016, suivant sa course dans le système solaire et son passage au plus près du soleil en août 2015 à moins de 200 millions de km, est un des grands succès de Rosetta. Ces observations sans précédent ont permis de détecter de nombreuses morphologies à la surface du noyau, diverses et variées, depuis des terrains lisses et plats jusqu’à des falaises « rocheuses » et escarpées, en passant par de larges zones d’éboulis ou d’autres couvertes de structures polygonales. Les images montrent que ces terrains évoluent et s’érodent par endroit au cours du temps, sous l’influence du rayonnement solaire, des fortes variations de température diurnes et saisonnières, et de l’activité (c.-à-d. dégazage) de la comète, façonnant un paysage aux apparences ruiniformes. Ces découvertes interrogent les scientifiques sur les processus qui ont formé la comète il y a 4,5 milliards d’années et sur son évolution depuis, plusieurs scénarios étant débattus.

La quête de Philae

Si le 11 novembre 2014 PHILAE a bien touché la surface du noyau à quelques mètres de l’endroit prévu, la défaillance d’un système mécanique l’a conduit à rebondir plusieurs fois et à finalement se poser en un point inconnu, loin du site initial. S’en est suivi une longue recherche qui a mobilisé les différentes équipes et agences impliquées. La tâche était d’autant plus ardue que vu sa taille, PHILAE ne pouvait apparaitre que comme un minuscule point brillant sur les images OSIRIS-NAC. C’était donc rechercher une aiguille dans une botte de foin ! C’est finalement l’équipe du LAM associée à celles du CNES et de l’IRAP (Toulouse) qui a détecté le bon point brillant parmi des dizaines d’autres au début de l’année 2015, son absence sur des images similaires obtenues avant l’atterrissage de PHILAE fournissant un critère irréfutable. Le 25 mai 2016, Rosetta s’étant suffisamment rapprochée du noyau, les images OSIRIS-NAC ont permis de reconnaitre PHILAE et de confirmer sans ambiguïté possible le site trouvé par l’équipe du LAM un an et demi auparavant.

Contacts :

  • Laurent Jorda — laurent.jorda@lam.fr
  • Olivier Groussin — olivier.groussin@lam.fr
  • Philippe Lamy — philippe.lamy@lam.fr

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