En particulier, à deux reprises fin mars 2015, Rosetta est visible, spectromètre d'imagerie infrarouge et thermique, VIRTIS, trouvé une très grande plaque de glace de dioxyde de carbone dans la région d'Anhur, dans l'hémisphère sud de la comète.

C'est la première détection de dioxyde de carbone solide sur une comète, bien qu'il ne soit pas rare dans le système solaire - il est abondant dans les calottes polaires de Mars, par exemple.

"Nous savons que les comètes contiennent du dioxyde de carbone, qui est l'une des espèces les plus abondantes dans les atmosphères cométaires après l'eau, mais il est extrêmement difficile de l'observer sous forme solide en surface, " explique Gianrico Filacchione de l'INAF-IAPS Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali en Italie, qui a dirigé l'étude.

Dans l'environnement des comètes, le dioxyde de carbone gèle à -193°C, bien en dessous de la température à laquelle l'eau se transforme en glace. Au dessus de cette température, il passe directement d'un solide à un gaz, entravant sa détection sous forme de glace en surface.

Par contre, de la glace d'eau a été trouvée sur diverses comètes, et Rosetta a détecté beaucoup de petites taches sur plusieurs régions.

"Nous espérions trouver des signes de glace de dioxyde de carbone et nous la cherchions depuis un certain temps, mais ce fut définitivement une surprise lorsque nous avons finalement détecté sa signature indubitable, " ajoute Gianrico.

Le patch, constitué de quelques pour cent de glace carbonique combinée à un mélange plus foncé de poussière et de matière organique, a été observée pendant deux jours consécutifs en mars. C'était un coup de chance :lorsque l'équipe a examiné à nouveau cette région environ trois semaines plus tard, c'était parti.

En supposant que toute la glace se soit transformée en gaz, les scientifiques ont estimé que la parcelle de 80 m × 60 m contenait environ 57 kg de dioxyde de carbone, correspondant à une couche de 9 cm d'épaisseur. Sa présence en surface est probablement un cas rare isolé, la majorité de la glace de dioxyde de carbone étant confinée aux couches plus profondes du noyau.

Gianrico et ses collaborateurs pensent que la plaque glaciale remonte à quelques années, quand la comète était encore dans les régions froides du système solaire externe et que l'hémisphère sud connaissait son long hiver. À ce moment-là, une partie du dioxyde de carbone qui s'échappe encore de l'intérieur du noyau s'est condensée en surface, où il est resté gelé très longtemps, et ne s'est vaporisé que lorsque la température locale a finalement augmenté à nouveau en avril 2015.

Cela révèle un cycle saisonnier de glace de dioxyde de carbone, qui se déroule sur l'orbite de 6,5 ans de la comète, par opposition au cycle quotidien de la glace d'eau, également repéré par VIRTIS peu après l'arrivée de Rosetta.

De façon intéressante, peu de temps après la disparition de la glace de dioxyde de carbone, La caméra à angle étroit OSIRIS de Rosetta a détecté deux plaques de glace d'eau inhabituellement grandes dans la même zone, entre les régions méridionales d'Anhur et de Bes.

"Nous avions déjà vu de nombreuses plaques de glace d'eau exposées de la taille d'un mètre dans diverses régions de la comète, mais les nouvelles détections sont beaucoup plus importantes, s'étendant sur environ 30 m × 40 m chacun, et ils ont persisté pendant environ 10 jours avant de disparaître complètement, " déclare Sonia Fornasier du LESIA–Observatoire de Paris et de l'Université Paris Diderot, La France, scientifique principal de l'étude en se concentrant sur les variations saisonnières et quotidiennes de la couleur de la surface.

Ces zones riches en glace apparaissent comme des parties très lumineuses de la surface de la comète reflétant une lumière de couleur plus bleue par rapport à l'environnement plus rouge. Les scientifiques ont expérimenté des mélanges de poussière et de glace d'eau pour montrer que, à mesure que la concentration de glace en eux augmente, la lumière réfléchie devient progressivement plus bleue, jusqu'à atteindre un point où des quantités égales de lumière sont réfléchies dans toutes les couleurs.

Les deux plaques nouvellement détectées contiennent 20 à 30% de glace d'eau mélangée à un matériau plus sombre, formant une couche jusqu'à 30 cm d'épaisseur de glace solide. L'un d'eux se cachait probablement sous la calotte glaciaire de dioxyde de carbone révélée par VIRTIS environ un mois auparavant.

« À l'échelle mondiale, nous avons également constaté que toute la surface de la comète devenait de plus en plus bleue à mesure qu'elle approchait du Soleil et que l'activité intense soulevait de grandes quantités de poussière, exposant davantage le terrain riche en glace en dessous, " explique Sonia.

Alors que la comète s'éloignait du Soleil, les scientifiques ont observé que la couleur globale de la surface de la comète redevient progressivement rouge.

Ils ont également révélé des variations locales de couleur, indicatif du cycle quotidien de la glace d'eau. Se transformant rapidement en vapeur d'eau lorsqu'il est exposé au soleil pendant la journée locale, il s'est recondensé en fines couches de givre et de glace à mesure que la température diminue après le coucher du soleil, pour se vaporiser à nouveau le lendemain.

La distribution de glace d'eau sous la surface poussiéreuse de la comète semble largement mais pas uniformément répartie, avec de petites taches ponctuant le noyau, apparaissant et disparaissant en raison de l'activité de la comète.

Parfois, des portions de glace plus grandes et plus épaisses sont également découvertes, remontant à une précédente approche du Soleil.

"Ces deux études du contenu glacial de la comète révèlent de nouveaux détails sur la composition et l'histoire du noyau, " dit Matt Taylor, Scientifique du projet ESA Rosetta.

« Alors que la partie de vol de la mission est maintenant terminée, l'exploitation scientifique de l'énorme quantité de données collectées par Rosetta se poursuit."

"Exposition saisonnière de glace de dioxyde de carbone sur le noyau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko" par G. Filacchione et al. et "La comète de Rosetta 67P/Churyumov-Gerasimenko perd son manteau poussiéreux pour révéler sa nature glaciale" par S. Fornasier et al. sont publiés dans la revue Science .