13 Mars 2017

Les dunes extraterrestres de Tchouri

Mirage ? Hallucination ? Des chercheurs parisiens ont repéré des dunes mouvantes sur des images envoyées par la sonde Rosetta lorsqu'elle était en orbite autour de la comète Tchouri. Comment est-ce possible en l’absence d’atmosphère et donc de vent ?

3 questions à Bruno Andreotti, chercheur au laboratoire Physique et mécanique des milieux hétérogènes et co-auteur d’un article publié le 21 février 2017 dans la revue PNAS expliquant l’origine de ces dunes extraterrestres.

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Entre septembre 2014 et janvier 2016, ces dunes se sont déplacées de plus de 10 m à la surface de la comète 67P/ChuryumovGerasimenko alias Tchouri. Crédits :  ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA. 

 

Comment des dunes ont-elles pu se former sur Tchouri en l’absence d’atmosphère ? 

Bruno Andreotti : Vous avez raison, il n’y a pas d’atmosphère stable sur la comète Tchouri mais cela ne veut pas dire qu’il n’y a pas d’atmosphère du tout ! Je m’explique. La surface de Tchouri est composée de gros grains avec de la glace d’eau piégée entre eux. Lorsque Tchouri est proche du Soleil, cette glace passe directement de l’état solide à l’état gazeux. C’est ce qu’on appelle la sublimation —et c’est ce qui forme la queue de la comète. La gravité sur Tchouri étant 100 000 fois plus faible que sur Terre, cette vapeur d’eau est expulsée dans le vide à la vitesse de 100 m/s soit 360 km/h. 

 Mais lors de ces dégazages, il y a localement et temporairement une atmosphère et un vent vertical.


Comment ce vent vertical génère-t-il des dunes à la surface même de la comète ?

B. A. : Ce n’est pas ce vent vertical qui est à l’origine des dunes ‘’tchouriennes’’ mais un autre vent, horizontal, qui en découle. Entre la face ensoleillée de la comète et celle à l’ombre, il existe une différence de température de près de 100°C. Lorsque la comète dégaze côté ensoleillé, cela créée localement une atmosphère dynamique et une différence de pression entre les 2 faces de la comète ce qui engendre, comme sur Terre, un ‘’appel d’air’’ et un vent thermique. Nos calculs hydrodynamiques ont montré que ce vent thermique horizontal, aussi caractérisé par une vitesse de 100 m/s, était suffisant pour transporter, par roulement, des grains de quelques centimètres de diamètre. Un peu comme l’eau le fait au fond de nos océans avec des grains de sable.

Comment avez-vous estimé la taille de ces grains ? 

B. A. : Nous avons utilisé les dernières photos prises par le robot Philae et la sonde Rosetta lors de leur descente sur la comète. La photo de Philae a été prise 9 m au-dessus du sol avec une résolution d’1 cm/pixel. A partir de ces caractéristiques, nous sommes parvenus à déterminer une taille de grains. Rosetta a aussi pris une photo lors de son crash délibéré. Elle est certes floue mais avec une excellente résolution : 2 mm/pixel ! On a pu en déduire les contours des grains et réaliser un histogramme de leurs tailles allant de quelques centimètres à la dizaine de centimètres.

Sur Tchouri, il faut imaginer des dunes de graviers, non de sable comme sur la Terre et Mars.

Dégazage sur la face ensoleillée de la comète observée le 7 juillet 2015 par la sonde Rosetta depuis une distance de 154 km. Crédits : ESA/Rosetta/NAVCAM – CC BY-SA IGO 3.0.

Dernier cliché pris par Philae lors de sa descente sur Tchouri. Altitude : 9 m. Résolution : 0,95 cm/pixel. Crédits : ESA/Rosetta/Philae/ROLIS/DLR.

Dernière image prise par Rosetta. Altitude : 20 m. Résolution : 2 mm/pixel. Crédits : ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA.

Références de la publication 

 

Contacts

  • Bruno Andreotti, professeur à l'Université Paris Diderot : andreotti at pmmh.espci.fr 
  • Francis Rocard, responsable des programmes d'exploration du Système solaire au CNES : rocard at cnes.fr