Une étude publiée le 21 mars 2017 dans la revue Science résume les types de changements de surface observés au cours des deux années que le vaisseau spatial Rosetta de l'Agence spatiale européenne a passé à enquêter sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Des différences notables sont observées avant et après la période la plus active de la comète, le périhélie, lorsqu'elle a atteint son point le plus proche du Soleil le long de son orbite.

"La surveillance continue de la comète alors qu'elle traversait le système solaire interne nous a donné un aperçu sans précédent non seulement de la façon dont les comètes changent lorsqu'elles se déplacent près du Soleil, mais aussi à quelle vitesse ces changements se produisent, " a déclaré Mohamed El-Maarry, un chercheur de comètes à l'Université du Colorado, Boulder et l'auteur principal de l'étude.

Les changements sont liés à différents processus géologiques :altération et érosion, sublimation de glace d'eau, et les contraintes mécaniques résultant de la rotation de la comète.

« Les paysages de comètes sont fascinants. Ils sont sculptés par une lente érosion et des explosions dramatiques, " a déclaré Dennis Bodewits, un chercheur scientifique adjoint en astronomie à l'Université du Maryland qui est co-auteur de l'étude. "L'un des points clés de cet article est que les changements observés sont petits et relativement subtils. Des caractéristiques telles que de grands trous suggèrent qu'une activité plus violente est peu fréquente sur l'échelle de temps d'une période orbitale."

L'altération se produit partout sur la comète, où les matériaux consolidés sont affaiblis, comme par des cycles de chauffage et de refroidissement sur des échelles de temps quotidiennes ou saisonnières, provoquant leur fragmentation. Combiné au réchauffement des glaces souterraines qui entraînent des sorties de gaz, cela peut finalement entraîner l'effondrement soudain des parois des falaises, dont la preuve est apparente à plusieurs endroits sur la comète.

Un processus complètement différent serait responsable d'une fracture de 500 mètres de long repérée en août 2014 qui traverse le cou de la comète dans la région d'Anuket. Cette fracture s'est étendue d'environ 30 mètres en décembre 2014. Ceci est lié à l'augmentation de la vitesse de rotation de la comète à l'approche du périhélie. Par ailleurs, dans des images prises en juin 2016, une nouvelle fracture de 150 à 300 mètres de long a été identifiée parallèlement à la fracture d'origine.

Près des fractures, un rocher de quatre mètres de large déplacé d'environ 15 mètres, tel que déterminé en comparant les images prises en mars 2015 et en juin 2016. Il n'est pas clair si l'extension de la fracture et le mouvement du rocher sont liés les uns aux autres ou causés par des processus différents.

Un rocher beaucoup plus gros, environ 30 mètres de large et pesant 12, 800 tonnes, s'est déplacé de 140 mètres dans la région de Khonsou, sur le plus grand des deux lobes cométaires.

On pense que le rocher s'est déplacé pendant la période du périhélie, car plusieurs événements d'explosion ont été détectés près de sa position d'origine. Le mouvement a pu être déclenché de deux manières :soit une grande quantité de matériau sous-jacent s'est érodée, permettant au rocher de descendre la pente, ou une explosion de force aurait pu soulever directement le rocher vers le nouvel emplacement.

Érosion causée par la sublimation de la matière, et dépôt de poussière tombant des explosions, sont également considérés comme responsables de la sculpture du paysage de différentes manières. Par exemple, des escarpements dans plusieurs plaines lisses ont été observés en train de reculer de dizaines de mètres et à une vitesse allant jusqu'à quelques mètres par jour autour du périhélie.

"Des reculs d'escarpements ont déjà été observés sur la comète Tempel 1, déduit en comparant les images prises lors des survols de la comète par Deep Impact de la NASA en 2005, et Stardust-NExT en 2011, " a déclaré El-Maarry. " Ce que nous avons pu faire avec Rosetta était de surveiller des changements similaires en permanence, et à une résolution plus élevée. Nos observations nous indiquent en outre que le retrait des escarpements semble être un processus courant sur les comètes, spécifiquement dans les dépôts d'apparence lisse."

Par ailleurs, dans les plaines lisses de la région d'Imhotep, des éléments circulaires auparavant cachés et de petits rochers ont été exposés par l'enlèvement de matière. En un seul endroit, une profondeur d'environ trois mètres avait été enlevée, très probablement par la sublimation des glaces sous-jacentes.

Des changements ont également été notés dans la région du cou lisse de la comète, près des ondulations distinctives qui ont été comparées aux dunes de sable de la Terre lorsqu'elles ont été identifiées pour la première fois. Une surveillance étroite des formations ondulées a montré que cet emplacement présentait également des caractéristiques circulaires en expansion dans le matériau mou qui ont atteint des diamètres de 100 mètres en moins de trois mois. Ils se sont ensuite estompés pour donner naissance à de nouvelles séries d'ondulations.

Les chercheurs pensent que le développement répété de ces caractéristiques uniques au même endroit doit être lié à la structure incurvée de la région du cou qui dirige le flux de gaz de sublimation d'une manière particulière.

Un autre type de changement est le développement de caractéristiques en nid d'abeille remarquées dans les terrains poussiéreux de la région de Maat sur le petit lobe de la comète dans l'hémisphère nord, marqué par une augmentation de la rugosité de surface au cours des six mois précédant le périhélie.

Semblable à d'autres changements saisonniers, ces caractéristiques se sont considérablement estompées après le périhélie, vraisemblablement en raison du resurfaçage par le dépôt de nouvelles particules éjectées de l'hémisphère sud au cours de cette période active.

"Cette documentation des changements au fil du temps était un objectif clé de la mission de Rosetta, et montre la surface des comètes comme géologiquement active, sur des échelles de temps saisonnières et transitoires courtes, " a déclaré Matt Taylor, Scientifique du projet Rosetta pour l'Agence spatiale européenne.

Les scientifiques notent également que bien que de nombreux changements localisés à petite échelle se soient produits, il n'y a eu aucun événement majeur de changement de forme qui a considérablement modifié l'apparence générale de la comète. Les observations au sol au cours des dernières décennies suggèrent des niveaux d'activité similaires au cours de chaque périhélie, les chercheurs pensent donc que les principaux reliefs observés lors de la mission de Rosetta ont été sculptés lors d'une configuration orbitale différente.

« A l'UMD, nous utilisons des télescopes tels que Swift et Spitzer pour observer l'activité des comètes lorsqu'elles s'approchent du Soleil pour la première fois, " a déclaré Michael A'Hearn, un professeur d'université émérite d'astronomie à l'UMD et co-auteur de l'étude. A'Hearn a également été enquêteur principal de la mission Deep Impact. "Nous savons que de telles comètes sont en effet très actives. Mais Rosetta nous a permis de voir en détail ce que cette activité a fait à la surface de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko."

Le document de recherche, "Les changements de surface sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko suggèrent un passé plus actif, " Mohamed El-Maarry et al., a été publié le 21 mars 2017 dans la revue Science .

Un article complémentaire, "L'intérieur vierge de la comète 67P révélé par l'explosion combinée d'Assouan et l'effondrement de la falaise, " par M. Pajola et al, est également publié aujourd'hui dans Astronomie de la nature . Lisez notre actualité ici.