Image composite de l'objet binaire de contact primordial de la ceinture de Kuiper 2014 MU69 de New Horizons Spacecraft Data. Crédit : NASA/JHUAPL/SwRI/Roman Tkachenko
Une étude remet en question les opinions établies sur Ceinture de Kuiper Objets, révélant leur capacité à retenir les glaces volatiles beaucoup plus longtemps qu'on ne le pensait, offrant ainsi de nouvelles perspectives sur l'évolution des comètes.
Un article récemment publié dans la revue Icare présente des découvertes sur l'objet 486958 Arrokoth de la ceinture de Kuiper, apportant un nouvel éclairage sur la préservation de substances volatiles comme le monoxyde de carbone (CO) dans des corps célestes aussi éloignés.
Co-écrit par le Dr Samuel Birch de l'Université Brown et le chercheur principal du SETI Institute, le Dr Orkan Umurhan, l'article « Rétention du CO Ice and Gas Within 486958 Arrokoth » utilise Arrokoth comme étude de cas pour proposer que de nombreux objets de la ceinture de Kuiper (KBO) ) – vestiges de l’aube de notre système solaire – pourraient encore conserver leurs glaces volatiles d’origine, remettant en question les notions antérieures sur le chemin évolutif de ces anciennes entités.
L'image de gauche a été capturée par la caméra d'imagerie visible multicolore (MVIC), qui fait partie de l'instrument Ralph à bord de New Horizons. Prise le 1er janvier 2019, seulement 7 minutes avant son approche la plus proche, le vaisseau spatial n'était qu'à environ 6 700 km de la surface. Le mérite de cette capture remarquable revient à la NASA, au laboratoire de physique appliquée de l’université Johns Hopkins et au Southwest Research Institute. L'image de droite montre la température moyenne orbitale à la profondeur saisonnière de la peau d'Arrokoth, calculée sur la base de la méthode 2022 d'Umurhan et al. L'échelle est en kilomètres et l'orientation de la vue est similaire à l'image de gauche, regardant vers le pôle sud. Crédit : NASA, laboratoire de physique appliquée de l’université Johns Hopkins et Southwest Research Institute
Défier les modèles passés
Les modèles d'évolution KBO précédents avaient besoin d'aide pour prédire le sort des substances volatiles dans ces objets froids et distants. Beaucoup se sont appuyés sur des simulations lourdes ou des hypothèses erronées, sous-estimant la durée de vie de ces substances. La nouvelle recherche propose une approche plus simple mais efficace, comparant le processus à la façon dont le gaz s'échappe à travers une roche poreuse. Cela suggère que les KBO comme Arrokoth peuvent maintenir leurs glaces volatiles pendant des milliards d’années, formant une sorte d’atmosphère souterraine qui ralentit la perte de glace.
« Je tiens à souligner que l'essentiel est que nous avons corrigé une erreur profonde dans le modèle physique que les gens supposaient depuis des décennies pour ces objets très froids et très anciens », a déclaré Umurhan. « Cette étude pourrait être le premier élément d'une réévaluation de la théorie de l'évolution et de l'activité intérieures des comètes. »
Notre modèle présente un tas de gravats poreux, constitué d'un mélange de CO et de glace H2O amorphe réfractaire, avec des rayons de pores spécifiques 𝑟𝑝. La couche supérieure, représentée en marron, subit un traitement thermique sur une seule orbite, entraînant une perte de CO (glace et gaz) dans cette couche. Sous le front de sublimation 𝑟𝑏, représenté en bleu foncé, le volume original de glace CO reste intact. Au fil du temps, à mesure que le front de sublimation progresse vers le bas (à droite dans le modèle), la glace CO incrustée dans la matrice de glace amorphe H2O commence à se sublimer. Le gaz produit, indiqué en bleu clair, remplit alors les pores et remonte vers le haut, en s’éloignant du front de sublimation. Crédit : Institut SETI
Nouvelles perspectives et explorations futures
Cette étude remet en question les prédictions existantes et ouvre de nouvelles voies pour comprendre la nature des comètes et leurs origines. La présence de ces glaces volatiles dans les KBO soutient un récit fascinant de ces objets comme des « bombes de glace », qui activent et affichent un comportement cométaire en modifiant leur orbite plus près du soleil.
Cette hypothèse pourrait aider à expliquer des phénomènes tels que l’intense activité explosive de la comète 29P/Schwassmann-Wachmann, modifiant potentiellement la compréhension des comètes.
En tant que co-chercheurs de la prochaine proposition de mission CAESAR, les chercheurs adoptent une nouvelle approche pour comprendre l'évolution et l'activité des corps cométaires. Cette étude a des implications pour les explorations futures et rappelle les mystères persistants de notre système solaire, qui attendent d’être découverts.
