Du mythe à la réalité - Nos connaissances sur les comètes évoluent au fil des siècles

Image de la comète Churyumov-Gerasimenko
24 février 2004

ESA INFO 05-2004. En février 2004, Rosetta entamera son long voyage à travers le système solaire, à destination de la comète Churyumov-Gerasimenko. Il faudra dix ans à la sonde de l’ESA pour atteindre son but.

La comète visée, qui décrit une orbite elliptique autour du Soleil, se trouvera au moment du rendez-vous à environ 675 millions de kilomètres du Soleil, c’est-à-dire à proximité du point de sa trajectoire le plus éloigné du Soleil. Le point de rencontre n’a pas été choisi au hasard : la comète, encore inactive, ne sera alors qu’un bloc de glace et de poussière interplanétaire, matériau à partir duquel notre système solaire s’est probablement formé il y a 4,5 milliards d’années. Rosetta nous permettra d’approfondir nos connaissances sur ces corps étranges du système solaire que sont les comètes.

Churyumov-Gerasimenko se transformera au fur et à mesure qu’elle s’approchera du Soleil. Comme toutes les comètes, elle entrera alors en activité : sous l’action des rayons du Soleil, la glace commencera à s’évaporer en arrachant de petites particules de poussières de la surface du noyau. C’est ainsi que se formeront la chevelure (aussi appelée « la coma ») et la queue de la comète.

Seuls ces deux phénomènes sont observables depuis la Terre. Le noyau de la comète est bien trop petit pour être visible. Celui de Churyumov-Gerasimenko mesure environ 4 kilomètres de diamètre. « Lorsqu’une comète survole le Soleil et que se forment sa chevelure et sa queue, sa surface perd plusieurs mètres d’épaisseur », explique le Dr Uwe Keller, de l’Institut Max-Planck d’aéronomie, à Katlenburg-Lindau, en Allemagne. Ce responsable de la caméra OSIRIS installée sur Rosetta ajoute : « Pour une petite comète comme Churyumov-Gerasimenko, cette perte peut représenter facilement 1% de la masse ». Sa trajectoire la conduisant tous les 6,6 ans à proximité du Soleil, on peut dire que les jours de Churyumov-Gerasimenko sont comptés, du moins à l’échelle du temps cosmique.

Comètes et croyances

Le passage des comètes a toujours suscité un mélange de fascination et de crainte. Aujourd’hui encore, certains peuples attribuent une signification mystique aux comètes : La population indigène des îles Andaman, dans le Golfe du Bengale, considère les comètes comme des torches projetées dans le ciel par les esprits de la forêt pour mieux voir les humains qui s’attardent imprudemment dehors à la nuit tombée. Certains aborigènes d’Australie voient dans les comètes des bâtons de feu chevauchés par de puissants chamans.

Dès l’Antiquité, une explication scientifique au phénomène appelé « cometa aster » (astre chevelu) a été recherchée. Pendant très longtemps, les comètes furent associées à des phénomènes atmosphériques. Selon la thèse exposée par Aristote (384 – 322 avant J.-C.) dans son ouvrage « Météorologiques », des gaz inflammables s’échappent de fissures dans les roches, s’amassent dans les couches supérieures de la région sublunaire (« le monde sous la Lune ») et s’y enflamment. La libération rapide de ces gaz serait à l’origine des étoiles filantes tandis que leur dissipation lente provoquerait l’apparition d’une comète. Aristote n’avait pas de meilleure explication et était bien conscient des limites de ses connaissances. Il admettait lui-même qu’en l’absence d’une démonstration solide, il devait se contenter d’une explication n’entrant en contradiction avec aucun des faits alors établis. Et ces faits étaient bien maigres à l’époque.

Les comètes annonciatrices de catastrophes

Rosetta lander on a comet
Représentation artistique de Rosetta sur une comète

L’hypothèse inverse qui s’est également répandue au fil des siècles, selon laquelle les comètes étaient responsables des périodes de grandes sécheresses, ne correspondait pas non plus parfaitement aux faits. Les philosophes naturalistes poussèrent cette thèse un peu plus loin. Pour eux, les comètes apportaient de la chaleur, cette chaleur déclenchait des orages et ceux-ci des catastrophes naturelles. Le romain Pline l’Ancien (né environ en 23 après J.-C.) classa ainsi les phénomènes cométaires en 12 catégories en fonction de leur apparence, attribuant à chaque catégorie un type de catastrophe naturelle.

Le Moyen-Age chrétien voyait dans l’apparition des comètes non plus la colère aveugle des forces de la nature mais plutôt un signe envoyé par Dieu. Des théologiens comme Hildegard von Bingen (1098-1179) ou Albert Magnus (1200-1280) se sont appuyés sur les Écritures saintes pour confirmer cette interprétation. Dans le livre de Jérémie, il est dit que Dieu fait apparaître dans le ciel une branche, « une branche du veilleur » pour l’accomplissement de sa parole (Chapitre 1, versets 11 et 12). On peut également citer l’Évangile selon St Luc : « Il y aura de grands tremblements de terre et çà et là des pestes et des famines ; il y aura aussi des phénomènes effrayants et dans le ciel de grands signes » (Chapitre 21, verset 11).

En 1066, on vit dans le passage de la comète de Halley le signe annonciateur de la conquête de l’Angleterre par les Normands, immortalisée sur la tapisserie de Bayeux qui représente la bataille de Hastings.

Il fallut attendre les travaux de l’astronome danois Tycho Brahé en 1577 pour que soit définitivement réfutée la thèse de l’origine atmosphérique des comètes. De son observatoire d’Uraniborg, il étudia pendant deux mois et demi la trajectoire d’une comète dans le ciel. Grâce au phénomène de la parallaxe, qui donne l’impression que le corps céleste observé se décale de jour en jour alors que c’est la position de l’observateur sur la Terre en rotation qui évolue, il put établir que la comète se trouvait au-delà de l’orbite lunaire.

Halley découvre la trajectoire elliptique des comètes

Comet Halley's nucleus as seen by Giotto
Le noyau de la comète Halley, vue par Giotto

La grande étape suivante dans l’observation scientifique des comètes fut franchie par l’astronome et physicien britannique Edmond Halley, ami et protecteur d’Isaac Newton. En étudiant en 1705 les éphémérides des comètes dont il disposait, il établit que certaines trajectoires se ressemblaient. Son propre calcul de la trajectoire d’une comète observée en 1682 coïncidait avec les données recueillies en 1607 par Johannes Kepler et par Apianus en 1531.

Il en déduisit qu’il fallait attribuer ces observations à une seule et même comète et vit juste en annonçant son retour : en décembre 1758 réapparut la comète qui porte désormais son nom, validant ainsi sa théorie selon laquelle les trajectoires apparemment paraboliques des comètes ne constituent qu’une partie de l’immense ellipse qu’elles décrivent. On a pu également retracer les apparitions antérieures de la comète de Halley. Le plus ancien document qui atteste son passage provient de Chine et date de 240 avant J.-C.

Pour sa part, l’astrophysicien britannique Fred Hoyle pensait que ces phénomènes, que la Bible associait à un signe de Dieu, pouvaient correspondre aux grands bouleversements de l’Histoire. Il était d’avis que certains événements majeurs comme l’extinction des mammouths étaient imputables à l’impact de fragments de comètes sur la Terre. Reprenant la thèse développée en 1982 par les astronomes britanniques Victor Clube et Bill Napier, selon laquelle une comète géante fut capturée par notre système solaire il y a 15 000 ans, il pensait que les débris de cette comète avaient déclenché de profonds bouleversements sur Terre à chacun de leur passage, tous les 1600 ans. De même, certaines légendes comme celle du déluge pourraient être liées aux comètes.

Une motte de boue gelée

A quoi ressemble le noyau d’une comète ? La sonde Giotto de l’ESA, ainsi dénommée en hommage au grand peintre italien Giotto di Bondone qui représenta au début du 14ème siècle une comète sur une fresque de la Chapelle Scrovegni à Padoue, nous a livré la première réponse. Le 14 mars 1986, la sonde réussit à photographier le noyau de la comète de Halley à une distance de 600 km seulement, avec une résolution de 100 mètres. « Cette mission nous a fait réviser l’image que nous avions du noyau cométaire, jusqu’alors assimilé à une boule de neige sale », déclare le Dr Uwe Keller, ajoutant : « Les images ont montré qu’il s’agissait plutôt d’une motte de boue gelée. La partie solide du noyau est bien plus grosse que la partie gelée. »

Malheureusement, à peine Giotto avait-elle pointé sa caméra sur la comète que la série d’images prenait brutalement fin : elle fut heurtée par un grain de poussière d’environ 1 mm de diamètre. Avec une différence de vitesse de 68,4 km/s entre la sonde et la comète, la force de cet impact malencontreux suffit pour empêcher la prise d’autres photos. La mission se poursuivit néanmoins, bien que la caméra ait été endommagée. Après deux périodes d’hibernation, la sonde survola avec succès la comète Grigg-Skjellerup, le 10 juillet 1992.

Rosetta, qui doit se mettre en orbite autour de la comète Churyumov-Gerasimenko et y déposer un petit atterrisseur, nous livrera des informations inédites sur le noyau des comètes. Pour la première fois dans l’histoire de l’humanité, nous allons pouvoir observer une comète en direct sur sa trajectoire vers le Soleil.

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