define('DISALLOW_FILE_EDIT', true); define('DISALLOW_FILE_MODS', true);{"id":777,"date":"2011-09-05T17:34:15","date_gmt":"2011-09-05T16:34:15","guid":{"rendered":"http:\/\/tristan.ferroir.fr\/?page_id=777"},"modified":"2011-09-05T17:42:13","modified_gmt":"2011-09-05T16:42:13","slug":"les-cometes-un-dossier-resumant-les-connaissances-de-lantiquite-a-avant-la-mission-stardust","status":"publish","type":"page","link":"http:\/\/tristan.ferroir.fr\/index.php\/dossiers-scientifiques\/les-cometes-un-dossier-resumant-les-connaissances-de-lantiquite-a-avant-la-mission-stardust\/","title":{"rendered":"Les com\u00e8tes : un dossier r\u00e9sumant les connaissances de l’antiquit\u00e9 \u00e0 avant la mission Stardust"},"content":{"rendered":"
Bien que certains interpr\u00e8tent la chute d’une \u00e9toile dans l’Epop\u00e9e de Gilgamesh comme le possible r\u00e9cit du passage d’une com\u00e8te, les premi\u00e8res traces \u00e9crites des com\u00e8tes se trouvent indubitablement dans de vieux \u00e9crits chinois du IV\u00e8me si\u00e8cle avant JC, dans la tombe de Li Cang conserv\u00e9e au mus\u00e9e de la province du Hunan. Si les Chinois avaient r\u00e9alis\u00e9 une repr\u00e9sentation des com\u00e8tes en les class#ant en plus de 40 types, la reproduction historique la plus criante du passage d’une com\u00e8te se trouve sur la tapisserie de Bayeux d\u00e9peignant le passage de la com\u00e8te de Halley.<\/p>\n
La tapisserie de Bayeux montre le passage de la com\u00e8te de Halley<\/p><\/div>\n
Les observations de Tycho Brah\u00e9, les th\u00e9ories de Edmund Halley et les propositions d’Emmanuel Kant conduisent \u00e0 une vision relativement moderne des com\u00e8tes. Les com\u00e8tes sont surtout connues pour leur manifestation visible dans le ciel par la longue train\u00e9e lumineuse que forment leurs queues. Ces deux queues sont dues \u00e0 la sublimation de la mati\u00e8re lors du passage \u00e0 proximit\u00e9 du Soleil. D’un c\u00f4t\u00e9, la vaporisation de la glace et des gaz permet le rel\u00e2chement de poussi\u00e8res qui forment une premi\u00e8re queue, de l’autre, les gaz neutres sont excit\u00e9s par les photons UV et perdent leurs \u00e9lectrons premettant ainsi leur fluorescence. C’est ce gaz ionis\u00e9 sensible au champ magn\u00e9tique solaire que la queue ionique mat\u00e9rialise. Il ne faut cependant pas oublier que le centre des com\u00e8tes est un m\u00e9lange intime de glace et de roches.<\/p>\n
La com\u00e8te Hale-Bopp avec sa queue de poussi\u00e8re (claire et lumineuse) et sa queue ionique (bleue) en avril 1987<\/p>\n<\/dl>\n<\/div>\n<\/h4>\n
Avant le XVII\u00e8me si\u00e8cle, les com\u00e8tes \u00e9taient surtout per\u00e7ues comme des manifestations atmosph\u00e9riques et non astronomiques. En t\u00e9moignent, par exemple, les \u00e9crits d’Aristote qui attribuent l’origine des com\u00e8tes \u00e0 des s\u00e9cr\u00e9tions atmosph\u00e9riques qui s’enflamment occasionnellement. Plus tard, S\u00e9n\u00e8que opposera \u00e0 Aristote le fait que ces com\u00e8tes ne sont pas affect\u00e9es par le vent et ne peuvent donc \u00eatre d’origine atmosph\u00e9rique : elles sont donc d’origine astronomique. Une fois leur origine c\u00e9leste d\u00e9termin\u00e9e, la question de leur mouvement au sein du syst\u00e8me solaire se posa. Johannes Kepler qui avait \u00e9tabli en 1609 les trois lois qui portent maintenant son nom ne pensait pas que ces derni\u00e8res s’appliquaient aux objets autres que les plan\u00e8tes et reprenait alors \u00e0 son compte l’id\u00e9e de Galil\u00e9e selon laquelle les com\u00e8tes devaient voyager en ligne droite, entre les plan\u00e8tes. Le d\u00e9bat s’engagea entre les partisans de la trajectoire rectiligne comme Christian Huygens ou bien encore Johannes Hevelius et ceux parmi lesquels figuraient Giovani Borrelli, Robert Hooke ou encore Giovanni Cassini qui pensaient que ces corps r\u00e9pondaient eux aussi aux lois de Kepler. Le d\u00e9bat fut d\u00e9finitivement tranch\u00e9 lors du passage de la com\u00e8te de 1680 qui permit une observation durant plusieurs semaines de la trajectoire de la com\u00e8te. A partir de ces observations, Newton d\u00e9montra en 1687, que d’apr\u00e8s sa loi de gravitation universelle, les com\u00e8tes devaient avoir une orbite elliptique. Les \u00e9tudes des trajectoires orbitales des com\u00e8tes pouvaient alors commencer. D\u00e8s 1705, Edmund Halley remarqua que les passages des com\u00e8tes de 1531, 1607 et 1682 avaient des caract\u00e9ristiques orbitales similaires. Il supposa alors que ces trois com\u00e8tes devaient en fait en \u00eatre une seule et pr\u00e9dit son retour pour les ann\u00e9es 1758-1759. La r\u00e9apparition de cette com\u00e8te en 1758 avec un passage au p\u00e9rih\u00e9lie (le point de l’orbite le plus proche du Soleil) le 13 mars 1759 fit triompher les pr\u00e9dictions de Halley mais aussi les th\u00e9ories de Newton.<\/p>\n
Une fois les premi\u00e8res th\u00e9ories assises, les scientifiques se sont interess\u00e9s \u00e0 la nature des com\u00e8tes, \u00e0 leur structure mais aussi \u00e0 leur origine tant en terme d’histoire qu’en terme de provenance. C’est au cours du XIX\u00e8me et de la p\u00e9riode allant jusqu’au milieu du XX\u00e8me si\u00e8cle que le mod\u00e8le que nous avons \u00e0 l’heure actuelle des com\u00e8tes vit le jour.<\/p>\n
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Les premiers observateurs de com\u00e8tes les avaient bien entendus rep\u00e8r\u00e9es gr\u00e2ce \u00e0 la longue queue lumineuse ou coma qu’elle laisse dans le ciel. Cependant, ce sont Olbers en 1812 puis Bessel en 1836 qui propos\u00e8rent que la queue \u00e9tait compos\u00e9e de particules solides sur lesquelles agissait une force inconnue en direction oppos\u00e9e au soleil. Bessel fonda notamment sa th\u00e9orie d’apr\u00e8s les observations intensives men\u00e9es sur la com\u00e8te de Halley lors de son passage en 1835. Schiaparelli et Secchi tent\u00e8rent d’\u00e9lucider la nature de ces particules solides en \u00e9tudiant les com\u00e8tes Swift-Tuttle (1862) et Tempel-Tuttle (1866). La coincidence de leurs trajectoires avec les \u00e9toiles filantes des L\u00e9onides et des Pers\u00e9\u00efdes les conduisit \u00e0 proposer un lien entre com\u00e8tes et m\u00e9t\u00e9ores. Ils se demand\u00e8rent tout de m\u00eame dans quel sens le lien devait \u00eatre fait : les \u00e9toiles filantes sont-elles des essaims de petites com\u00e8tes ou bien les com\u00e8tes se \u201cdissolvent\u201d-elles donnant alors les \u00e9toiles filantes? Dans tous les cas, la proposition d’une perte de mati\u00e8re des com\u00e8tes \u00e9tait faite.<\/p>\n
La composition des com\u00e8tes a \u00e9t\u00e9 estim\u00e9e par les premi\u00e8res observations spectroscopiques de Donati et Huggins. Donati remarqua dans le spectre de la com\u00e8te de 1864 la pr\u00e9sence de deux bandes noires et trois raies claires qu’il attribua \u00e0 la pr\u00e9sence de m\u00e9taux. Il proposa de les comparer \u00e0 des spectres de laboratoire afin de d\u00e9terminer la nature de ces m\u00e9taux. C’est ce que fit Huggins en 1868 : il compara ses observations du spectre de la com\u00e8te Winnnecke avec celles qu’il avait obtenues en br\u00fblant de l’\u00e9thyl\u00e8ne. Il observa des raies ayant la m\u00eame position et la m\u00eame intensit\u00e9 et en d\u00e9duisit que les trois raies provenaient du carbone, \u00e9l\u00e9ment qui devait \u00eatre pr\u00e9sent dans les com\u00e8tes. En 1900, la myst\u00e9rieuse force agissant sur les poussi\u00e8res qui cr\u00e9ait la queue fut identifi\u00e9e par Arrhenius comme \u00e9tant la pression de radiation solaire : les particules \u00e9l\u00e9mentaires (\u00e9lectrons, protons) qui constituent le vent solaire peuvent repousser la mati\u00e8re constituant la com\u00e8te. En 1909, Debye proposa que celle-ci agissait aussi sur les mol\u00e9cules : l’explication de la pr\u00e9sence de la queue com\u00e8taire \u00e9tait faite. La spectroscopie fit une autre avanc\u00e9e lorsque Schwarzschild et Kron en 1911 propos\u00e8rent un lien entre la brillance de la queue de la com\u00e8te de Halley et la quantit\u00e9 de particules qui s’y trouvait. Ils ne pouvaient expliquer cette relation entre les deux qu’en mettant en avant une fluorescence des particules \u00e9ject\u00e9s de la t\u00eate de la com\u00e8te. Ils en profit\u00e8rent pour r\u00e9interpr\u00e9ter les r\u00e9sultats de Wright sur la com\u00e8te de 1910 qui avait vu le doublet de fluorescence du sodium mais qui pensait qu’il s’agissait d’une vapeur produite par la chaleur. La queue de la com\u00e8te est donc constitu\u00e9e de particules excit\u00e9es par le vent solaire.<\/p>\n
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Spectre d'\u00e9mission de la com\u00e8te de Halley dans la gamme 2,4 \u00e0 5\u00b5 montrant quelques \u00e9l\u00e9ments l\u00e9gers<\/p><\/div>\n
Les articles de Wurm de 1935 \u00e0 1939 permirent une avanc\u00e9e consid\u00e9rable dans la connaissance de la composition des com\u00e8tes. Il d\u00e9tecta successivement la pr\u00e9sence des radicaux CO+, C2N2, C2, CH, N2+. Il sugg\u00e8ra par ailleurs que ces radicaux n’\u00e9taient pas tels quels au sein des com\u00e8tes mais qu’ils provenaient d’une photodissociation de mol\u00e9cules plus stables pr\u00e9sentes \u00e0 l’int\u00e9rieur de la com\u00e8te telles que CO2 ou CO, N2 ou encore NH3. A cela s’ajouta \u00e0 la m\u00eame \u00e9poque la d\u00e9couverte du rayonnement \u00e0 3090 \u00c5 due \u00e0 la liaison OH dans la com\u00e8te Cunningham de 1940. Cependant, l’origine de cet OH fut pr\u00e9sent\u00e9e comme se retrouvant dans des mol\u00e9cules et non comme provenant de l’eau. La composition principale en mol\u00e9cules l\u00e9g\u00e8res \u00e9taient alors d\u00e9termin\u00e9e. Par ailleurs, en 1942, Swings d\u00e9montra l’id\u00e9e formul\u00e9e pr\u00e9c\u00e9demment par Schwarzschild et Kron sur la contribution de la lumi\u00e8re solaire dans la fluorescence des mol\u00e9cules pr\u00e9sentes dans la queue des com\u00e8tes[swings_spectra_1942] en basant son \u00e9tude sur l’existence de CN dans les com\u00e8tes. Il sugg\u00e8ra aussi la pr\u00e9sence de poussi\u00e8res solides dans le noyau des com\u00e8tes en supposant que celles-ci pourraient \u00eatre semblables \u00e0 celles contenues dans les m\u00e9t\u00e9orites. Ind\u00e9pendamment, Levin arriva \u00e0 une conclusion voisine en conduisant des exp\u00e9riences sur la d\u00e9sorption de gaz de la surface des m\u00e9t\u00e9orites. Ceci l’amena \u00e0 penser que les gaz des com\u00e8tes pouvaient avoir une origine similaire, c’est \u00e0 dire une d\u00e9sorption provenant de la surface du noyau qui devait donc \u00eatre de type m\u00e9t\u00e9oritique. Ces deux contributions amen\u00e8rent \u00e0 l’hypoth\u00e8se d’un noyau coh\u00e9sif s’opposant \u00e0 celui de Lyttleton qui pensait que les com\u00e8tes \u00e9taient form\u00e9es par une agr\u00e9gation l\u00e2che de nuage de poussi\u00e8re pr\u00e9existant (sandbank model). Quelque soit le mod\u00e8le choisi, les com\u00e8tes semblaient donc \u00eatre form\u00e9es d’un m\u00e9lange de glace et de poussi\u00e8res. Whipple mit la touche finale \u00e0 ce mod\u00e8le en proposant en 1950 l’hypoth\u00e8se du noyau de type \u00ab\u00a0icy conglomerate\u00a0\u00bb : un noyau fait de glaces (d’eau mais aussi d’autres mol\u00e9cules) cimentant des poussi\u00e8res m\u00e9t\u00e9oritiques se sublime de plus en plus au fur et \u00e0 mesure de son approche du soleil engendrant la queue.
\nCe mod\u00e8le permet d’expliquer une grande partie des observations qui avaient \u00e9t\u00e9 faites jusqu’\u00e0 cette \u00e9poque : d’une part, l’importante production de gaz qui avait \u00e9t\u00e9 observ\u00e9e lors du passage de la com\u00e8te de Halley, d’autre part, la non lin\u00e9arit\u00e9 de la queue de la com\u00e8te qui pouvait \u00eatre reproduite si le noyau \u00e9tait en rotation. De plus, cela permettait d’expliquer la survie des com\u00e8tes m\u00eame apr\u00e8s leur passage pr\u00e8s du Soleil : les noyaux des com\u00e8tes devaient avoir une coh\u00e9sion assez importante pour r\u00e9sister aux forces gravitationelles du Soleil. Le d\u00e9bat entre le mod\u00e8le de Lyttleton et celui de Whipple continua mais les observations confortaient de plus en plus le mod\u00e8le du noyau de glace sale. Cependant, les quantit\u00e9s respectives des diff\u00e9rents constituants \u00e9taient tr\u00e8s mal connues. La pr\u00e9sence d’une grande quantit\u00e9 d’hydrog\u00e8ne sous forme de nuage autour de la com\u00e8te a \u00e9t\u00e9 d’abord d\u00e9tect\u00e9e dans la com\u00e8te Tago-Sato-Kosaka. Conjointement avec la d\u00e9tection, la quantification et la mesure du taux de production de radicaux OH dans la com\u00e8te Kohoutek, Blamon et Festou propos\u00e8rent que les radicaux OH et l’hydrog\u00e8ne d\u00e9gag\u00e9 de la com\u00e8te provenaient tr\u00e8s certainement de l’eau. Les travaux de Keller et Lillie sur la com\u00e8te Bennet amen\u00e8rent les m\u00eames conclusions.<\/p>\n
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