Espace

L’atmosphère terrestre façonnée par une pluie de comètes

D’ultimes mesures de la mission Rosetta montrent que ces bolides gelés ont bien bombardé notre planète. Au point de transformer son atmosphère primitive

La sonde Rosetta a eu beau s’écraser sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko (Chury) le 30 septembre 2016, elle continue de faire parler d’elle. L’un de ses «nez» renifleurs des gaz contenus dans la queue de la comète vient d’apporter la preuve que de tels bolides ont bien bombardé la Terre. Au point de transformer son atmosphère primitive, sans doute une centaine de millions d’années après la formation du système solaire.

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«Nos résultats montrent comme un lien génétique entre l’atmosphère terrestre et les comètes. C’est l’un des résultats majeurs de la mission», explique Bernard Marty, principal auteur d’une publication de Science du 9 juin, professeur de géochimie à l’Université de Lorraine à Nancy.

L’équipe internationale de l’instrument Rosina, menée par Kathrin Altwegg de l’Université de Berne, détaille dans cet article les premières mesures des différentes formes (isotopes) du xénon, un gaz noble piégé dans les glaces de la comète et libéré au fur et à mesure des passages près du Soleil.

Formation interstellaire

Le xénon est une espèce chimique inerte, qui reste donc telle qu’elle était à l’origine de la formation de Chury. Il en existe neuf formes, contenant plus ou moins de neutrons, donc plus ou moins lourdes. Surprise: deux des isotopes les plus lourds sont moins présents que ceux détectés précédemment dans le vent solaire ou même dans des météorites primitives, dites chondrites.

Cette composition différente montre que le Soleil, les météorites et les comètes n’ont donc pas la même origine. «Avec d’autres indices, cela fait plutôt pencher pour une formation très ancienne des comètes, dans le milieu interstellaire, plutôt que dans le nuage de gaz à partir duquel le Système solaire s’est formé», estime Bernard Marty.

Mais ce scénario n’est pas encore complètement établi. Il manque notamment les mesures des quantités d’autres gaz rares comme l’argon ou le krypton, qui renseigneraient sur la nature de la glace qui les a piégés et donc sur le moment où les comètes ont pu se former.

En revanche, l’article apporte une autre information. Il existe sur Terre un paradoxe du xénon. Non seulement il est moins abondant que les autres gaz nobles, mais surtout notre atmosphère a une composition en isotopes différente de celle du Soleil et des chondrites, comme viennent de le démontrer Bernard Marty et son étudiant Guillaume Avice, associés à l’Université de Manchester (Royaume-Uni), dans Nature communications du 18 mai.

Bombardements cométaires

Les chercheurs ont mesuré la composition de l’air terrestre, il y a 3,3 milliards d’années, en étudiant des inclusions dans des roches d’Afrique du Sud. Ils lui ont trouvé une forte parenté avec celle de la comète, notamment pour les proportions en forme lourde de xénon.

D’où la tentation de résoudre le mystère du xénon en expliquant que des bombardements cométaires sur la Terre ont modifié le mélange gazeux de cette époque primitive. Dans Science, les chercheurs estiment que 22% de xénon cométaire, associé à du xénon chondritique, résout le paradoxe autour de cet atome.

Les gaz rares des atmosphères des corps du Système solaire nous renseignent sur leur mode de formation

Olivier Mousis, astrophysicien

Mesurer les différentes parts de ce gaz noble n’a pas été simple car en raison de sa rareté, il faut le renifler longtemps et au plus près de la comète. «On a rendu nerveux les navigateurs de Rosetta», témoigne Bernard Marty. Ceux-ci ont dû voler entre sept et dix kilomètres d’altitude, entre le 14 et le 31 mai 2016. Un rase-mottes risqué. En outre, les poussières éjectées du noyau de la comète brillant au Soleil leurrent les systèmes de positionnement automatique, pouvant conduire à une perte de contrôle de l’appareil.

«Il faut continuer à mesurer les gaz rares des atmosphères des corps du Système solaire car ils nous renseignent sur leur mode de formation», insiste Olivier Mousis, du Laboratoire d’astrophysique de Marseille, coauteur de l’étude.

Il est associé à un projet de mission de la NASA vers des lunes de Saturne qui plongera dans l’atmosphère saturnienne et en reniflera les gaz, mieux que n’a pu le faire la sonde Cassini, qui termine son exploration à haute altitude. Son collègue Bernard Marty est, lui, engagé dans une proposition similaire vers Vénus.

Origine de la vie

Le résultat sur le xénon pourrait sembler contredire des travaux précédents portant sur l’analyse de l’eau de cette comète. Dès le début de la mission Rosetta, il avait en effet été démontré que l’eau des océans n’était pas de même nature que celle de la comète, affaiblissant l’idée d’un bombardement de notre planète par ces corps.

«Il n’y a pas d’incohérence car, en proportion, les comètes contiennent plus de xénon que d’eau. 20% d’apport en gaz n’apporterait que 1% d’eau environ, ce qui est insuffisant pour changer la composition d’un océan», rappelle Bernard Marty.

En outre, comme le reste des comètes est constitué de matière organique dite prébiotique, comme l’a aussi montré Rosetta, il n’en faut pas plus pour relancer l’hypothèse que la vie terrestre ait pu être permise par l’apport de ces briques élémentaires à la suite d’une avalanche cométaire.

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