Communiqué de presse

Les glaces de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko se serait formées entre -241 et -203°C dans la nébuleuse protosolaire

7 avril 2015 by osuadmin

La sonde cométaire Rosetta de l’ESA a très récemment mesuré l’azote gazeux sous forme moléculaire (N2) dans la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko (dite « Chury ») (Rubin et al., Science, mars 2015*). Cette première mesure de l’azote cométaire montre toutefois que N2 n’est présent qu’en très faible quantité dans la coma, en comparaison avec le monoxyde de carbone, alors que ces deux molécules étaient supposées initialement être très abondantes dans la nébuleuse protosolaire. Cette « particularité » peut être expliquée par l’agglomération de clathrates par la comète au moment de sa formation, des cages de glace qui ont capturé les molécules volatiles présentes dans la nébuleuse tout en modifiant leur composition (mélange) au moment du piégeage. Cette conclusion a été obtenue sur la base de simulations numériques par une équipe de recherche fortement interdisciplinaire, conduite par des chercheurs issus du Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (CNRS / UB), le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (CNRS / AMU), de l’Institut UTINAM (CNRS / UFC) et de l’Institut de Physique de Berne (Université de Berne, Suisse). Leurs travaux, publiés dans la revue « The Astrophysical Journal Letters » permettent de montrer que la comète n’a pu se former que dans une plage de températures très basse, comprises entre 32 et 70 K, ce qui fourni des indices précieux sur les premiers stades de formation de notre système solaire.

La sonde cométaire Rosetta de l’Agence Spatiale Européenne est arrivée à proximité de la comète Chury en août 2014, après un voyage de dix ans dans l’espace. Elle analyse depuis la composition des gaz émis par la comète lors de la sublimation de la glace en particulier grâce à l’instrument ROSINA, un spectromètre de masse qui a la résolution requise pour distinguer des molécules qui ont des poids moléculaires presque identiques, ce qui est le cas du monoxyde de carbone (CO) et de l’azote moléculaire (N2). Or, la mesure réalisée début 2015 montre un rapport N2/CO qui est environ (en moyenne sur toutes les mesures) 87 fois plus petit dans l’atmosphère de la comète que celui attendu dans la nébuleuse protosolaire (nuage de gaz à partir duquel le système solaire s’est formé).

En faisant l’hypothèse que la comète Chury a été formée par agglomération de glace sous forme de clathrates, les chercheurs Français et Suisses impliqués dans la présente étude ont montré que ces structures de glace très particulières pouvaient avoir piégé sélectivement CO par rapport à N2. Ce résultat a été obtenu en mettant en œuvre des simulations numériques à l’aide de la méthode de Monte Carlo dans l’ensemble Grand Canonique, une méthode basée sur la physique statistique et le calcul de la probabilité de piégeage des gaz N2 et CO dans la structure du clathrate en fonction de leurs interactions avec les molécules d’eau.

En plus d’expliquer la très faible quantité d’azote moléculaire mesuré par rapport à la valeur attendue, cette étude permet également de déterminer une plage de températures très basses (entre 30 et 70 K) dans laquelle la glace cométaire a pu se former. En effet, le taux de piégeage de N2 par rapport à CO dépend fortement de la température dans les simulations et ces deux valeurs extrêmes de température correspondent à la plage des valeurs mesurées dans la comète pour le rapport N2/CO.

Avec la découverte de l’azote moléculaire dans la comète Chury par la sonde ROSINA et la détermination, par simulations numériques, de la température de formation de cette comète c’est une pièce du puzzle concernant le rôle joué par les comètes de la famille de Jupiter dans l’évolution du système solaire qui vient d’être posée. Toutefois le puzzle est loin d’être achevé. Chury se rapproche du Soleil et le dégazage de la comète va augmenter fortement ce qui devrait permettre la mesure de certains gaz à l’état de trace tels que les gaz rares et donner des contraintes supplémentaires sur la composition du mélange gazeux à l’origine des atmosphères des planètes internes.

Le scénario du piégeage sélectif de l’azote moléculaire par les clathrates est le fruit d’un travail interdisciplinaire entre physiciens, chimistes et astrophysiciens de trois instituts du CNRS (INSU, INC et INP), en collaboration avec les responsables de l’instrument ROSINA (Université de de Berne, Suisse) actuellement en phase d’exploitation sur la mission spatiale Rosetta/Philae en orbite autour de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Localement, ce travail a été financé par un BQR commun aux Universités de Bourgogne et de Franche-Comté et s’appuie sur les liens forts que développent les chercheurs bourguignons et francs-comtois au sein de l’espace recherche de la COMUE UBFC nouvellement créée.

First Light Imaging lauréat du programme européen Horizon 2020

17 avril 2015 by osuadmin

La Commission Européenne soutient First Light Imaging, la jeune startup Aixoise née d’une collaboration entre des scientifiques du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (OSU Pythéas /CNRS – Aix-Marseille Université), de l’Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble (OSUG / CNRS – Université Joseph Fourier) et de l’Observatoire de Haute –Provence (OSU Pythéas / CNRS). En effet, cette Startup qui démarre très très fort et qui s’est déjà vue attribuer plusieurs distinctions vient de se voir accorder une subvention pour le Développement de sa caméra Infrarouge C-Red One, la plus sensible et rapide au monde.

Meyreuil, le 08 Avril 2015 -La Commission Européenne, dans le cadre de son programme Horizon 2020 Instrument PME phase 2, a sélectionné 94 lauréats sur 629 projets dans toute l’Europe. Ce programme, qui favorise l’excellence scientifique, la primauté industrielle et les défis de société pour placer l’Europe comme terre d’excellence, encourage les entreprises innovantes à fort potentiel de croissance à s’internationaliser et à devenir des leaders sur leur marché.

First Light Imaging fait partie des 6 lauréats français primés, et va grâce à cette subvention finaliser le développement d’une caméra scientifique Infrarouge, ultra rapide et sensible, présentant des performances inédites. Cette caméra révolutionnaire trouvera ses domaines d’application dans l’astronomie, l’imagerie médicale, l’industrie et la défense.

First Light Imaging est une Start-up créée en 2011, issue de laboratoires publics de recherche, qui conçoit et fabrique des caméras de haute technologie. La société a été primée deux fois par le Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche et la Banque Publique d’Investissement (BPI France). Elle commercialise à ce jour OCAM², la caméra scientifique la plus rapide et sensible au monde dans le domaine du visible. OCAM² équipe les plus grands télescopes mondiaux tels que le Subaru Telescope et le GranTeCan.

Cette reconnaissance au niveau européen du savoir-faire de First Light Imaging marque une nouvelle étape dans le développement de la Start-up Aixoise, après avoir obtenu au printemps dernier un prestigieux contrat avec La NASA.

Rosetta détecte de l’azote moléculaire pour la 1ère fois dans une comète

19 mars 2015 by osuadmin

Rosetta a mesuré pour la 1ère fois de l’azote moléculaire dans une comète, fournissant des clés sur l’environnement thermique dans lequel 67P/Churyumov-Gerasimenko s’est formée.

138 mesures collectées par ROSINA

Rosetta est arrivée sur sa comète en août dernier et depuis, elle a collecté des données considérables sur 67P et son environnement grâce à ses 11 instruments scientifiques. La détection in situ d’azote moléculaire sur une comète fait l’objet de recherches depuis très longtemps. Jusqu’à maintenant, l’azote a toujours été détecté en liaison avec d’autres composés, dont l’acide cyanhydrique (HCN) ou l’ammoniac (NH3), par exemple. Cette détection est particulièrement importante parce qu’on pense que l’azote moléculaire est le type d’azote le plus courant lors de la formation du Système solaire. Dans les régions extérieures plus froides, il a probablement fourni la source principale d’azote incorporé dans les planètes gazeuses. Il domine également l’atmosphère dense de Titan, la plus importante lune de Saturne, et il est présent dans les atmosphères et les glaces de surface de Pluton et de Triton (lune de Neptune). C’est dans les régions froides des confins du Système solaire que l’on pense que les comètes de la famille de 67P se sont formées. Ces nouveaux résultats s’appuient sur 138 mesures collectées par ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis instrument) du 17 au 23 octobre 2014 quand Rosetta était à environ à 10 km du centre de la comète. « La présence d’azote moléculaire impose des contraintes importantes pendant la formation de la comète parce qu’il nécessite de très basses températures pour être piégé dans la glace » explique Martin Rubin de l’Université de Berne, auteur principal des résultats publiés dans le journal Science.

On pense que le piégeage de l’azote moléculaire dans la glace au sein de la nébuleuse protosolaire (nuage de gaz qui a donné naissance au Système solaire) s’est produit à des températures similaires à celles nécessaires à la capture du monoxyde de carbone. Donc, afin d’introduire des contraintes dans les modèles de formation des comètes, les scientifiques comparent le rapport de l’azote moléculaire et du monoxyde de carbone (N2/CO) mesuré dans la comète avec celui de la nébuleuse protosolaire, tel qu’il est calculé depuis le rapport azote sur carbone mesuré sur Jupiter et dans le vent solaire. Pour la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, le rapport s’avèrent 25 fois plus faible que celui attendu dans la nébuleuse protosolaire. « La mesure du rapport N2/CO nous permet de déterminer la température de formation de 67P/churyumov-Gerasimenko dans la nébuleuse primitive. Celle-ci se serait formée autour de 30 K (-243°C NDLR) » explique Olivier Mousis, du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) au CNRS. Un scénario suppose donc des températures d’environ -250°C ou peut-être -220°C, avec un piégeage relativement inefficace de l’azote moléculaire dans une glace d’eau plutôt amorphe ou de la glace d’eau « cage » appelée clathrate. Dans les 2 cas, cela aurait directement entrainé un faible rapport. Ou alors, l’azote moléculaire a pu être piégé plus efficacement à des températures encore plus basses, environ -253°C dans la même région que Pluton et Triton, d’où des glaces relativement riches en azote observées à leur surface. Le réchauffement ultérieur de la comète par la décroissance des noyaux radio-actifs, ou quand la comète s’est rapprochée du Soleil, pourrait avoir été suffisant pour déclencher le dégazage de l’azote et donc une réduction du rapport au fil du temps.

**67P est une comète de la famille Jupiter**
Son orbite dure 6,5 ans et débute juste derrière celle de Jupiter par rapport au Soleil pour atteindre le point le plus proche de notre étoile entre les orbites de la Terre et de Mars (périhélie). La comète proviendrait de la ceinture de Kuiper et aurait subi les perturbations gravitationnelles de Jupiter pour se retrouver sur son orbite actuelle.
*Crédit : ESA*

« Ce processus de formation à très basse température est similaire à celui qui a permis à Pluton et Triton d’acquerir leur glace riche en azote et est cohérent avec l’origine de la comète dans la ceinture de Kuiper », selon Martin Rubin. Le seul autre corps du Système solaire avec une atmosphère dominée par l’azote est la Terre. La supposition la plus courante de cette origine repose sur la tectonique des plaques, avec des volcans relâchant l’azote emprisonné dans les roches silicatées du manteau. Cependant la question du rôle joué par les comètes apportant cet ingrédient demeure. Pour évaluer la contribution possible de comètes comme celle étudiée par Rosetta dans l’apport d’azote à l’atmosphère terrestre, les scientifiques supposent que le rapport isotopique entre 14N et 15N dans la comète est le même que celui mesuré sur Jupiter et dans le vent solaire, ce qui reflète la composition de la nébuleuse protosolaire. Cependant, ce ratio isotopique est beaucoup plus élevé que celui mesuré dans d’autres composés présent dans les comètes et qui contiennent de l’azote comme l’hydrogène cyanhydrique et l’ammoniac. Le rapport 14N/15N de la Terre se situe approximativement entre ces 2 valeurs, et par conséquent si il y avait un mélange équilibré entre les molécules formées d’une part et celles de l’hydrogène cyanhydrique et l’ammoniac d’autre part dans les comètes, il pourrait être concevable que l’azote de la Terre provienne de comètes. « Cependant, l’azote moléculaire trouvé est minoritaire par rapport à d’autre formes d’azote cométaire telles que CN, HNC et NH2+, qui sont, elles, enrichies fortement en isotope 15N par rapport à l’atmosphère terrestre, explique Bernard Marty, cosmochimiste des isotopes au Centre de Recherche Pétrographique et Géochimique (CRPG) du CNRS à Nancy. Cette mesure confirme donc que ce type de comète ne peut être à l’origine de l’atmosphère et des océans de notre planète. » « Rosetta est à environ 5 mois du périhélie maintenant (passage au plus près du Soleil NDLR). Nous allons regarder comment la composition gazeuse de la comète évolue pendant cette période et nous allons essayer de déchiffrer ce que cela nous raconte sur sa vie passée. »

Vers la présence d’une source de méthane dans l’océan d’Encelade ?

2 février 2015 by osuadmin

Des chercheurs du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM, Aix-Marseille Université / CNRS) et de l’Institut Univers, Transport, Interfaces, Nanostructures, Atmosphère et environnement, Molécules (UTINAM, Université de Franche-Comté / CNRS) et, en collaboration avec des chercheurs du Southwest Research Institute (San Antonio, Etats-Unis), viennent de montrer que le méthane observé par la mission Cassini dans les geysers d’Encelade, un des principaux satellites de Saturne, pourrait provenir d’une source contemporaine localisée dans son océan caché. Ce résultat vient d’être publié dans la revue Geophysical Research Letters.

Les données de la mission NASA/ESA Cassini ont permis aux scientifiques de mieux comprendre les processus en œuvre à l’intérieur d’Encelade, une des lunes les plus intrigantes de Saturne. Pressenti comme étant un monde de glace à priori inactif, Encelade a créé la surprise en 2005 lorsque Cassini a montré, dans la région du pôle sud, la présence de geysers éjectant de la vapeur d’eau dans l’espace alimentant l’anneau E de Saturne en particules glacées. On pense désormais qu’Encelade abrite un océan d’eau liquide enfoui sous plusieurs dizaines de kilomètres de croûte de glace, et que les panaches proviennent de cet océan.

La sonde Cassini a effectué plusieurs survols à l’intérieur des panaches permettant, grâce à son spectromètre de masse, de déterminer la composition du mélange supposé provenir de l’océan. Des espèces volatiles telles que l’hydrogène, le dioxyde de carbone et le méthane, ont été détectées en plus de l’eau.

Une équipe de scientifiques Français et Américains a montré que dans les conditions de l’océan interne d’Encelade, des clathrates, une forme particulière de la glace d’eau contenant des gaz piégés dans des cages, pourraient se former et appauvrir l’océan en espèces volatiles.

Les résultats des simulations de l’équipe montrent qu’en particulier le méthane est très efficacement piégé dans les clathrates, et qu’il devient presque dix fois moins abondant dans l’océan que la valeur mesurée dans les geysers. Pour que Cassini puisse observer autant de méthane, celui-ci doit donc être ajouté dans l’océan par une source inconnue de manière encore plus rapide que sa séquestration ne le permet dans les clathrates.

Les implications sont particulièrement intéressantes étant donné que le méthane peut être produit par des réactions hydrothermales ou par des sources biogéniques. La possibilité d’une activité hydrothermale dans l’océan d’Encelade est notamment appuyée par la présence de nanoparticules de silicates dans les geysers détectées par Cassini. En outre, le fond de l’océan glacial de cette lune de Saturne pourrait aussi abriter des points chauds, avec des températures dépassant 100°C.

Une autre explication de la mesure de l’abondance du méthane par Cassini serait que les clathrates fassent partie du processus de formation des panaches : apportés par l’eau à des profondeurs plus faibles, ils ne peuvent plus exister en raison de la baisse de pression et se dissocient, libérant leur contenu et participant à la saturation de l’eau en gaz. De la même manière que le dioxyde de carbone fait sauter le bouchon d’une bouteille de Champagne, cette saturation en gaz ferait rejaillir l’eau en surface, qui continuerait son chemin vers l’espace jusqu’aux endroits où Cassini a réalisé ses prélèvements.

La mission Cassini, étendue jusqu’en 2017, continuera à effectuer des mesures de la composition des gaz présents dans les geysers d’Encelade. Ces mesures ultérieures permettront d’avoir une idée plus claire concernant les mécanismes de production de ces plumes et ainsi de mieux comprendre l’origine du méthane détecté.

Laboratoires impliqués :

LAM – Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (Aix-Marseille Université / CNRS) UTINAM – Univers, Transport, Interfaces, Nanostructures, Atmosphère et environnement, Molécules (Université de Franche-Comté / CNRS) Southwest Research Institute, San Antonio, Texas, USA University of Texas at San Antonio, USA

Des miroirs pour observer les exoplanètes

9 juin 2022 by osuadmin

Un reportage vidéo du CNRS vient de paraître sur un savoir-faire qui fait la renommée internationale d’un laboratoire marseillais.

Réaliser des instruments d’observation de l’Univers fait appel à des compétences multidisciplinaires de haut niveau, notamment en optique pour élaborer des miroirs toujours plus performants. Dans ce domaine, le Laboratoire d’astrophysique de Marseille (LAM) [1] développe depuis plus de 40 ans un savoir-faire unique dans la réalisation d’optiques asphériques d’extrême qualité de surface, qu’il est le seul à maitriser à ce niveau de précision au niveau mondial. Ce savoir-faire unique lui a valu d’être sollicité dernièrement par la NASA pour participer à la conception du télescope spatial Nancy-Grace-Roman, chargé d’étudier l’énergie noire, détecter des exoplanètes et cartographier le ciel dans l’infrarouge, qui devrait être lancé en mai 2027. Avec l’aide et le support du CNES, le LAM a ainsi pu livrer l’ensemble des miroirs à la NASA en juillet 2021 puis juin 2022.Reportage CNRS | Des miroirs infiniment polis

23.05.2022

C’est un savoir-faire qui a fait la renommée mondiale du Laboratoire d’astrophysique de Marseille : actuellement, on y polit, avec une infinie méticulosité, des petits miroirs de 6 cm. Huit d’entre eux, commandés par la Nasa, seront envoyés en 2027 dans l’espace à bord du Roman Space Telescope, la première mission spatiale conçue pour l’imagerie des exoplanètes. Leur polissage doit être parfait pour capter et renvoyer les lumières de faible intensité des exoplanètes.

Consulter : Le reportage photo de CNRS Images

Voir en ligne : Retrouvez ce communiqué sur le site de la DR12

Impact biogéochimique et écologique des îles du Pacifique

9 juin 2022 by osuadmin

Dans les eaux pauvres du Pacifique tropical, les îles sont des sources de nutriments pour les algues photosynthétiques microscopiques, ou phytoplancton, des eaux alentour. Il en résulte un enrichissement en phytoplancton – un « bloom » – proche des îles, qui supporte les niveaux trophiques supérieurs, y compris les poissons qui sont essentiels à la survie des habitants des îles. Cet effet fertilisant, dit « effet d’île », se traduit par une augmentation de la concentration en chlorophylle (un indicateur de la biomasse phytoplanctonique) ce qui permet de l’identifier par observations satellitaires de couleur de l’eau. Les chercheurs ont développé un algorithme qui identifie automatiquement la zone enrichie par les îles à partir d’une carte de concentration en chlorophylle et l’ont appliqué à une base de données de toutes les îles du Pacifique. L’algorithme détecte des enrichissements saisonniers pour 99 % des îles, représentant 3 % de la surface du Pacifique tropical alors que les îles n’en représentent que 0.4 %. Les chercheurs ont quantifié les augmentations locales et à l’échelle du bassin de la chlorophylle et de la production primaire en comparant les eaux enrichies par effet d’île avec les eaux voisines. Ils ont aussi découvert, pour la première fois, des impacts significatifs sur la structure de la communauté phytoplanctonique et sur sa biodiversité, visibles dans les anomalies du signal de couleur de l’eau. Ces résultats suggèrent qu’en plus de forts impacts biogéochimiques locaux, les îles peuvent avoir des impacts écologiques encore plus importants.


Effets d’île détectés à partir de données satellitaires de chlorophylle.: Les effets d’îles sont entourés en rouge, la couleur indiquant l’augmentation en chlorophylle à côté des îles (carte moyenne et agrandissements pour certains mois de l’année).

Crédit : MIO