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Accueil Sans catégorie

La découverte de l'oxygène moléculaire dans les forces de la queue des comètes repense la formation du système solaire

admin by admin
6 septembre 2021
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À partir de La Conversation

- ce message rédigé par Christian Schröder, Université de Stirling

Des scientifiques ont pour la première fois détecté de l'oxygène moléculaire (O2) dans le coma d'une comète, le nuage de gaz qui l'entoure lorsqu'elle se rapproche du soleil. La découverte, qui remet en question notre compréhension de la formation du système solaire, a été faite par l'Agence spatiale européenne Vaisseau spatial Rosetta comète en orbite 67P / Churyumov-Gerasimenko .

Les résultats, publié dans Nature, a été une surprise totale pour les chercheurs.

Retrouver l'origine de l'O2

L'oxygène est l'un des éléments les plus abondants de notre galaxie et de notre système solaire, et nous prenons l'oxygène moléculaire libre qui constitue 20% de notre atmosphère pour acquis à chaque respiration. Alors pourquoi trouver de l'oxygène dans une comète est-il si important ? L'oxygène se lie facilement à d'autres éléments abondants tels que l'hydrogène (H) ou le carbone (C) pour former de l'eau (H2O) ou du dioxyde de carbone (CO2).

Il faut de l'énergie pour diviser à nouveau ces molécules en leurs composants pour produire de l'oxygène libre. Les niveaux élevés d'oxygène libre dans notre atmosphère ne persistent que parce qu'ils sont constamment renouvelés par l'activité photosynthétique de la vie végétale sur Terre. Notre atmosphère est en fait une telle étrangeté que si une atmosphère similairement riche en oxygène était trouvée autour d'une planète en orbite autour d'une étoile autre que le soleil, l'explication la plus probable serait en fait la vie. Mais la vie n'a rien à voir avec l'oxygène sur 67P. Bien que la comète contienne certains des blocs de construction pour la vie, il ne fournit pas les conditions pour les assembler.

Comète ISON avec coma. A-t-il aussi de l'oxygène moléculaire? NASA/Flickr, CC BY-SA

Nous savons que l'eau, le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone sont les gaz dominants dans les comas des comètes. Les auteurs de l'étude excluent donc tout d'abord la possibilité que l'oxygène provienne de l'engin spatial ou ait été produit par des réactions avec l'ergol du propulseur. D'autres explications incluent des réactions chimiques ou des interactions avec le rayonnement, par exemple la lumière UV, qui pourrait également diviser ces molécules pour produire de l'oxygène libre.

De petites quantités d'oxygène observées sur d'autres corps glacés - tels que les lunes de Jupiter – Europe, Ganymède et Callisto – ainsi que les anneaux de Saturne, sont produits par la division de molécules d'eau ou de CO2 par la lumière UV (photolyse) ou un rayonnement d'énergie supérieure (radiolyse). Cependant, les chercheurs ont mesuré une libération constante d'oxygène à mesure que le 67P s'approchait du soleil, suggérant que l'oxygène est uniformément réparti dans le noyau glacé et non le résultat d'une photolyse ou d'une radiolyse depuis la formation de la comète.

Les comètes de notre système solaire sont fabriquées à partir de la matière laissée par la formation des planètes. Cela signifie que nous devons remonter à l'époque où le système solaire s'est formé à partir d'un nébuleuse solaire ou disque protoplanétaire pour comprendre comment il est arrivé là. Le fait qu'une comète puisse incorporer de l'oxygène au fur et à mesure de sa croissance en accumulant de petits grains de glace et de poussière est une chose mais la préserver à ce jour en est une autre. Le fait qu'elle soit toujours là renforce l'idée que les comètes sont en effet les vestiges les plus vierges et les moins altérés de la formation de notre système solaire il y a 4.5 milliards d'années.

Mais si 67P a de l'oxygène dans sa queue, nous l'avons sûrement vu dans d'autres mesures et sur d'autres comètes ? Malheureusement, il est difficile de détecter l'oxygène à partir d'observations de comètes à l'aide de télescopes. Au lieu de cela, les scientifiques sont maintenant occupés à réexaminer les données d'un autre rencontre rapprochée avec une comète, Halley, il y a près de 30 ans.

Aperçu de la naissance du système solaire

Mais à l'heure actuelle, il n'y a aucune raison de supposer que l'oxygène dans 67P est une observation ponctuelle. Alors, que nous dit la présence d'oxygène libre sur les conditions dans la nébuleuse solaire ou le disque protoplanétaire qui auraient donné naissance à notre système solaire ?

L'oxygène libre est rarement observé dans les nébuleuses ou les nuages ​​interstellaires, nous ne nous attendrions donc pas à ce qu'il soit là lorsque notre système solaire s'est formé. Mais il y a des exceptions, et l'une d'entre elles pourrait détenir la clé pour comprendre ce qui se passe. Le nuage Ophiuchi a une température légèrement plus élevée, 20-30 Kelvin (-253°C à -243°C), que la température moyenne des nuages ​​interstellaires d'environ 10 Kelvin (-263°C). La quantité d'oxygène par rapport à l'eau dans ce nuage « chaud » est comparable à celle observée dans la coma du 67P. Des températures légèrement élevées permettraient à l'oxygène de se sublimer (se transformer en gaz sans d'abord se transformer en liquide) plus facilement au lieu de se condenser (se transformer en liquide à partir de gaz) à la surface de la glace froide et des grains de poussière où il réagirait avec l'hydrogène pour former de l'eau.

Cela signifie que notre système solaire pourrait s'être formé à partir d'un nuage inhabituellement chaud, ce qui soulève la question de savoir ce qui a pu causer cette température élevée.

Les auteurs de l'étude explorent également d'autres moyens plus complexes de formation d'oxygène et de son incorporation dans une comète. Le piégeage du gaz O2 à l'intérieur des grains de glace d'eau nécessiterait des événements de chauffage et de refroidissement rapides. La radiolyse des grains de glace dans une nébuleuse, en revanche, nécessiterait que ces grains soient assemblés en une comète de manière inchangée, ce qui signifie qu'il ne faut pas s'attendre à beaucoup de choc dû à la collision de grains ou d'autres sources potentielles de chaleur.

Espérons que d'autres études pourraient nous aider à déterminer la séquence d'événements qui se sont produits aux premiers stades de la formation du système solaire. L'enquête de Rosetta sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko reste passionnante car elle nous offre une fenêtre sur le passé à une époque antérieure à la formation des planètes. Nous pouvons nous réjouir des prochaines surprises que cette comète nous réserve.

La ConversationChristian Schröder, Maître de conférences en sciences de l'environnement et exploration planétaire, Université de Stirling

Cet article a été publié initialement le La Conversation. Lis le article original.

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