Chaud-froid dans les comètes

Après huit ans de voyage, en janvier 2006, la mission Stardust de la NASA (programme Discovery) rapportait sur terre des poussières de la comète Wild 2. Les analyses ont révélé que cette comète était constituée de minéraux dont la synthèse s'effectue à de très hautes températures (supérieures à 727°C) alors que les comètes sont connues pour se former à des températures très faibles (près de -223°C). La réponse repose sur un phénomène physique appelé photorèse. Il s'agit d'une force qui dépend à la fois de l'intensité du rayonnement solaire et de la pression du gaz.

À la naissance du système solaire, les comètes se sont formées dans des disques de gaz et de poussière qui environnent les jeunes étoiles (disques protoplanétaires). A l'intérieur de ces disques, un mélange de grains solides de tailles diverses baignait dans un gaz dilué laissant passer la lumière du Soleil. Sous l'effet du rayonnement solaire, les grains présentaient une face plus chaude que l'autre. Sur cette face chaude, les molécules de gaz situées à la surface des grains, plus instables, se déplaçaient plus rapidement que sur la face froide. Ce  déséquilibre, provoquant une différence de pression, a éloigné ces grains du soleil. La photophorèse a ainsi entraîné les grains de silicates cristallins formés, à chaud, à proximité du Soleil, vers la périphérie du disque. Ces particules ont ensuite pris part à la formation des comètes.

Cette explication, confirmée grâce à des simulations numériques, a été apportée par une équipe de l'Institut UTINAM1 (CNRS/Université de Franche-Comté), en collaboration avec des chercheurs de l'Institut de physique de Rennes (CNRS/Université de Rennes), de l'Université Duisburg Essen (Allemagne) et du laboratoire Astrophysique, instrumentation et modélisation (CNRS/CEA/Université Paris Diderot). Elle pourrait aussi expliquer la position de certains anneaux de poussières observés dans les disques protoplanétaires et permettre de mieux comprendre les conditions de formation des planètes.