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Les substances halogénées sur Chury!

Research Topic Chapter
News flash intro
La multitude d’espèces de gaz neutres découvertes par ROSINA sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko forme un zoo cométaire. Dans ce zoo, un « animal » particulier est resté insaisissable pendant longtemps: les substances halogénées. Ce groupe comprend les halogénures d'hydrogène HF, HCl et HBr et est représenté dans le zoo par un poisson de mer car les halogènes sont liés aux sels marins. Les retrouver dans les spectres de ROSINA était particulièrement difficile car certains se cachaient derrière d’autres espèces plus abondantes. Les halogénures d'hydrogène semblent être libérés principalement par la poussière de la comète et non directement du noyau cométaire!
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Lorsqu'une comète s'approche du Soleil, elle reçoit progressivement plus de chaleur, ce qui libère davantage de glace et de poussière. Le principal gaz neutre libéré par la comète est l’eau H2O, mais il y a beaucoup d'autres poissons dans la mer!

Cacher les halogénures d'hydrogène

Les halogènes comme le fluor (F), le chlore (Cl) et le brome (Br) existent sous plusieurs formes sur Terre. Le produit chimique que nous connaissons le mieux est le chlorure de sodium (NaCl) : le sel de cuisine. En utilisant le spectromètre de masse DFMS sur Rosetta, nous pouvons étudier la présence d’halogènes dans l’atmosphère entourant la comète 67P. Les halogènes apparaissent principalement sous forme d'halogénures d'hydrogène. Certains se cachent à côté d'autres espèces dans les spectres (comme le HF et le HCl) et d'autres sont très peu abondants (comme l’HBr), comme illustré par la Figure 2. Les découvrir était un véritable défi!

Pas uniformément gelé dans la glace d'eau sur la comète

 

Il faut noter que la quantité d'halogénures d'hydrogène libérée par la comète varie avec la quantité d'eau mais n’est pas linéairement proportionnelle à celle-ci. Cela prouve que ces espèces ne sont pas uniformément gelées dans la glace d'eau sur la comète. Alors d'où viennent les halogénures d'hydrogène?

Deux observations importantes donnent plus d’information.

  1. Tout d'abord, la contribution de l'halogénure d'hydrogène par rapport à l'eau augmente en fonction de la distance de la comète dans les 100 premiers kilomètres.
  2. Deuxièmement, plus loin de la comète, l'abondance de l'halogénure d'hydrogène dépend moins fortement des variations dans la quantité d'eau, comme illustré par la Figure 3.

La seule explication plausible est que les halogénures d’hydrogène résident dans les manteaux de glace intérieurs entourant les grains de poussière, alors que les manteaux extérieurs sont constitués de glace d’eau relativement pure; on sait que les particules de poussière cométaires sont des agrégats de ce type de grains, comme le montre la Figure 4. La glace qui sublime à la surface de la comète est principalement la glace pure des manteaux extérieurs, de sorte qu’il n’y a pas beaucoup d’halogènes tout près de la comète. Lorsque les particules de poussière sont libérées de la comète, elles se réchauffent et leur glace pure et leurs manteaux riches en halogènes s’évaporent ensemble, de sorte que la fraction d’halogènes augmente en fonction de la distance.

 

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Figure 2: Exemples de spectres de masse DFMS avec des halogénures d’hydrogène
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Figure 3: La relation entre la quantité de H2O et de HF, HCl et HBr en fonction de la distance avec la comète
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Figure 4: Grains cométaires avec une couche riche en halogène (bleu foncé) et une couche d’eau relativement pure (bleu clair)