Rosetta : l'eau de la comète Tchouri ne ressemble pas à celle de la Terre
Par Audrey Boehly
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Publié le 10-12-2014 à 20h28
Mis à jour le 12-12-2014 à 10h15

La sonde européenne livre des résultats qui disqualifieraient les comètes comme source principale de l'eau sur Terre. Mais l'hypothèse des astéroïdes reste d'actualité.

Montage de quatre images de la comète Tchouri prises par la caméra de navigation de Rosetta le 26 septembre 2014 à une distance de 26,3 km. (ESA/Rosetta/NAVCAM)

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ORIGINE. D'où vient l'eau qui recouvre la surface de la Terre ? Cette question, intimement liée à celle de l'apparition de la vie, taraude les scientifiques. Parmi les scénarios envisagés par les chercheurs, l'un d'eux avance que les comètes ou les astéroïdes auraient pu déposer l'eau sur notre planète lors d'un bombardement intensif, il y a environ 4 milliards d'années.
Pour en avoir le cœur net, l'instrument ROSINA - un spectromètre embarqué sur la sonde Rosetta - a analysé les gaz qui composent l'atmosphère de la comète Tchourioumov-Gerasimenko. Les données recueillies, publiées mercredi 10 décembre 2014 dans Science Express, montrent que les comètes n'auraient peut-être pas participé majoritairement à ce processus.

Rapport isotopique de l'hydrogène dans l'eau sur différents astres du système solaire. Les planètes apparaissent en bleu, les astéroïdes en gris, les comètes du nuage d'Oort en rose, les comètes joviennes en rose et Tchouri en jaune. Source : Altwegg et al. 2014
SIGNATURE CHIMIQUE. Depuis l'arrivée de la sonde en orbite de Tchouri début août 2014, ROSINA a réalisé plusieurs dizaines de milliers de spectres permettant aux scientifiques de détecter de nombreuses molécules, dont de la vapeur d'eau en proportion importante. Jusqu'ici rien d'étonnant sachant que les comètes sont principalement constituées de glace.
Le spectromètre a aussi pu mesurer la proportion d'hydrogène par rapport à celle de son isotope le deutérium au sein des molécules d'eau (voir notre encadré ci-dessous). Ce ratio , qui dépend des conditions dans lesquelles les molécules se sont formées, constitue une véritable signature chimique. On peut donc la comparer à celle retrouvée sur Terre et déterminer s'il y a un lien entre elles. "C’est un peu comme faire l’analyse ADN de nos aïeux pour savoir d’où l’on vient", compare Kathrin Altwegg, responsable scientifique de ROSINA, interrogée par Sciences et Avenir.
ISOTOPE. On appelle isotopes des éléments qui possèdent le même nombre d'électrons et de protons mais dont le nombre de neutrons diffère.

RAPPORT ISOTOPIQUE D/H. Au sein d'une fraction des molécules d'eau, un atome de deutérium remplace un atome d'hydrogène. Pour connaître le rapport isotopique de l'hydrogène dans l'eau, on calcule la proportion de deutérium par rapport à celle de l'hydrogène.
Or d'après les mesures effectuées par ROSINA, l'eau de Tchouri présente un rapport isotopique trois fois supérieur à celui retrouvé sur notre planète. Un résultat qui disqualifie les comètes comme source principale de l'eau sur Terre et remet sur le devant de la scène l'hypothèse des astéroïdes (des corps inactifs constituées de roche, de métaux et de glace) qui, eux présentent un ratio pratiquement identique à celui de l'eau terrestre.
Le rapport isotopique de l'hydrogène dans l'eau sur Tchouri est 3 fois supérieur à celui de la Terre
DIVERSITÉ. Le rapport fortement enrichi en deutérium de Tchouri est aussi bien supérieur à celui détecté sur d'autres comètes. "La première mesure du rapport deutérium-hydrogène a été réalisée sur la comète de Halley, originaire du très lointain nuage d'Oort. Elle était 2 fois supérieure à celle de la Terre", raconte Kathrin Altwegg.
En revanche, sur la comète Hartley 2 - qui, comme Tchouri, fait partie des comètes dites joviennes (dont l'orbite passe à proximité de Jupiter) - elle était très proche de celle de l'eau terrestre. Bien que provenant de la même famille, Hartley 2 et Tchouri se seraient donc formées dans des régions différentes du système solaire, attestant de la diversité de la population cométaire.

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LE CONCEPT D'IMAGE

Qu'est-ce qu'une image ? Une copie, un reflet, une ressemblance, une visée intentionnelle, une manière d'être de la conscience imageante ? En quoi se distingue-t-elle d'un concept, d'un signe, d'un symbole ? Faut-il y voir un décalque de la réalité physique, un prolongement de la perception, de l'intuition sensible, une idée, un auxiliaire, une étape de la pensée abstraite, le moteur essentiel de l'imagination créatrice ou bien plutôt une illusion trompeuse, un obstacle à la pensée discursive ? Pense-t-on même par image ? La notion d'image mentale a t-elle un sens ? L'image pure n'est-elle pas un mythe ? Tout n'est-il pas image ?
Autant de questions qui, depuis l'Antiquité, n'ont cessé d'opposer partisans et adversaires de l'image. Dans les vingt dernières années, plusieurs phénomènes à bien des égards révolutionnaires obligent à reprendre ces discussions avec un regard neuf D'abord la prolifération d'images de toute nature, mais plus encore l'apparition de nouveaux types d'images (photos, films, vidéos, images de synthèse, virtuelles, numériques, etc.) et la complexification galopante des réseaux et médias dans lesquels elles s'insèrent. Ensuite, l'apparition de nouvelles techniques d'imagerie et parmi elles, l'imagerie cérébrale fonctionnelle qui vise à établir des cartographies du cerveau en fonctionnement. Enfin, et grâce à ces nouvelle technologies, un renouvellement des méthodes en neuroscience, en psychologie cognitive et en philosophie de l'esprit. Il devient possible non seulement d'obtenir des informations morphologiques relatives à l'anatomie du cerveau (IRM, scanner X), mais, grâce à des techniques telles que l'électroencéphalographie (EEG), la tomographie par émission de positons (TEP), l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) ou la magnéto-encéphalographie (MEG), d'observer in vivo le cerveau engagé dans des activités cognitives telles que celles, notamment, d'imagerie.
A partir d'exemples concrets, on commencera par préciser les caractéristiques communes aux images (physiques ou psychiques) et plus généralement, ce qui définit la fonction image (ou iconique) relativement à d'autres fonctions telles que celles d'indication et de symbolisation de la réalité et l'on s'interrogera sur la pertinence de la catégorie ou de l'objet image. Puis on rappellera quelques une des expériences récemment menées en psychologie cognitive qui permettent en particulier de préciser le lien qu'ont les images mentales avec la perception et l'imagination, et de façon générale de mieux cerner leur structure et la nature de leur contribution au fonctionnement cognitif (en matière de résolution de problèmes, de mémorisation, de simulation ou d'anticipation). On essaiera alors de voir en quoi ces nouvelles approches permettent d'éclairer et dans certains cas de dissoudre certains des problèmes et débats classiques qui continuent d'animer philosophes mais aussi artistes, psychologues, linguistes, logiciens ou mathématiciens, en vérité – pour des raisons sur lesquelles on pourra d'ailleurs s'interroger– tout un chacun.

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IMAGES DE SCIENCES : DÉCRYPTAGE

La Cité des sciences et le CNRS Images ont édité un DVD qui contient 21 séquences de 1 min 30 s, chaque séquence présentant une image scientifique, fixe ou animée en la décryptant : conditions d'obtention, sens de l'image, intérêt pour le chercheur. On présente ici une sélection de 5 ces séquences.
Chambre à bulles, particules élémentaires : ce film aborde plusieurs techniques de détection et de visualisation des particules élémentaires. D'abord dans les chambres à bulles, puis, plus récemment, dans les chambres à fils. Il explique comment les physiciens interprètent ces images.
Appareil photographique, caméra, mouvements de l'air
Cette image, réalisée par Etienne-Jules Marey est le témoin du travail approfondi qu'il a mené sur les mouvements de l'air et la photographie. Les machines qu'il a construites à cet effet ont été reconstituées à l'occasion d'une exposition à Paris, au musée d'Orsay en 2005. L'étude des mouvements des fluides se poursuit toujours dans les laboratoires à l'aide de la photographie et du film.
Microscope optique, premier caryotype
Aujourd'hui, cette image est connue, elle représente un caryotype humain. C'est en 1955 que pour la première fois, on a pu voir distinctement l'ensemble des 46 chromosomes d'un individu. Cette image est maintenant devenue courante dans le cadre des diagnostics prénataux, mais on peut se demander pourquoi et comment elle a été réalisée lors de sa découverte.
Coronographe, soleil Masqué
Pour mieux voir ce qui se passe à la surface du soleil, le meilleur moyen est d'en cacher le centre ! C'est le rôle du coronographe. Les coronographes C2 et C3 LASCO du satellite SOHO nous permettent d'étudier ces éruptions solaires. Ce film explique comment ces images ont été obtenues et comment les interpréter.
IRM structurelle, le cerveau
Cette image obtenue par Résonance magnétique est une image du cerveau humain. Cette technique permet de voir les structures du cerveau en volume. Ce film est un décryptage rapide de cette image. Comment l'obtient-on, et que peut-elle nous apprendre ?

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Paris, 27 août 2014

Les neutrinos témoins directs de la production d'énergie au coeur du Soleil

Pour la première fois dans l'histoire de notre étoile, il a été possible de mesurer directement l'énergie solaire à l'instant même où elle est créée. Une expérience unique au monde, menée avec le détecteur Borexino, a permis d'observer quasiment en temps réel le flux de neutrinos de basse énergie émis par le Soleil et de montrer que l'activité solaire n'a pratiquement pas changé depuis plus de cent mille ans. Ces résultats obtenus par la collaboration Borexino1, à laquelle participe le laboratoire Astroparticule et cosmologie (CNRS/CEA/Université Paris Diderot/Observatoire de Paris), sont publiés le 28 août 2014 dans la revue Nature.
L'énergie du Soleil provient, pour plus de 99%, de la fusion de noyaux d'hydrogène (des protons) au cœur de l'étoile. Cette  réaction primordiale transforme deux protons en un noyau de deutérium en émettant un positron et un neutrino de basse énergie appelé neutrino pp. Le détecteur Borexino, installé dans le laboratoire souterrain du Gran Sasso, en Italie, a réussi la première mesure directe du flux de ces neutrinos pp.
Une fois produits, les neutrinos franchissent en quelques secondes le plasma solaire et arrivent sur Terre huit minutes plus tard. Au contraire, l'énergie produite par la réaction en même temps que les neutrinos est transportée sous forme de photons et va mettre une ou deux centaines de milliers d'années à traverser la matière dense du Soleil, avant de gagner notre planète. Les neutrinos observés au cours de cette étude sont donc les témoins directs de ce qui se passe au cœur de l'étoile aujourd'hui, alors que l'énergie solaire qui nous réchauffe a été produite il y a longtemps.
L'expérience a permis de mesurer un flux de neutrinos de 6,6 × 1010 neutrinos par cm2 par seconde. Cela équivaut à une puissance du Soleil de 3,98 × 1026 watts, une valeur équivalente aux chiffres obtenus lorsqu'on mesure l'énergie solaire à partir des radiations qui illuminent et chauffent la Terre (3,84 × 1026 watts). La confrontation de ces deux mesures montre que le Soleil est en complet équilibre thermodynamique : son activité n'a pratiquement pas changé depuis plus de cent mille ans. Ces résultats confortent les connaissances actuelles sur la dynamique du soleil et confirment que notre étoile continuera à fonctionner de manière analogue pendant cent mille ans au moins.
Cette nouvelle mesure permet à l'expérience Borexino de compléter la spectroscopie des neutrinos solaires et de réaliser une performance unique. Ce détecteur est en effet le seul au monde à avoir mesuré le flux des neutrinos pp, les plus nombreux, mais les plus difficiles à détecter. De façon générale, les neutrinos, qui n'interagissent que par interaction faible, ne s'observent pas facilement et, pour la mesure effectuée cette fois-ci, la difficulté supplémentaire est due à l'énergie extrêmement faible des neutrinos pp. Le détecteur Borexino est particulièrement performant pour éliminer les bruits de fond qui perturbent les mesures à basse énergie. Il est abrité sous 1400 mètres de roches qui absorbent les rayons cosmiques et la haute technologie développée par l'expérience permet de supprimer les traces de radioactivité à un niveau encore jamais atteint (dix milliards de fois moins de radioactivité que dans un verre d'eau). Ce sont ces caractéristiques uniques qui ont permis cette première mondiale.

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