rosetta : objectifs et contexte scientifiquesipn · 2014-07-09 · rosetta : objectifs et contexte...

Rosetta : objectifs et contexte scientifiques

Institut d'Astropysique Spatiale Jean Pierre BIBRING

Workshop Andromede mercredi 9 juillet 2014

02 / 03 / 04

11 / 11 / 14




02 / 03 / 04

11 / 11 / 14


Entre temps, les objectifs mêmes de la mission ont

profondément évolué.



L’exploration spatiale a permis une vraie révolution de notre

représentation de la Terre et des mondes planétaires

(formation et évolution).






Cette révolution irrigue la plupart des champs d’activité humaine.






Les questions de l’émergence et de l’évolution de la vie, sur Terre

et au-delà, sont en profonde mutation.




A quelle échelle (dans l’espace et le temps) la Terre, et la vie, sont-elles uniques ?












Elle a mis à jour la séquence des processus qui ont jalonné leur

Histoire, et conduit à la diversité totalement inédite que l’on

observe actuellement



Quels sont les moteurs de l’évolution ?



Comment rendre compte des spécificités de la Terre ?




Comment rendre compte de l’émergence et de l’évolution du vivant?




Quels sont les “enabling” constituants ? Comment sont-ils parvenus dans les planètes internes ?

Quels processus ont-ils été nécessaires ? Quelle est la spécificité (l’unicité ?) de nore système ?







H2O

molécules organiques focus sur

Quels sont les “enabling” constituants ? Comment sont-ils parvenus dans les planètes internes ?

Quels processus ont-ils été nécessaires ? Quelle est la spécificité (l’unicité ?) de nore système ?



→ H2O

→ molecules organiques



● l’essentiel venu du système externe, au-delà de la ligne des glaces, pendant l’accrétion primordiale, à la suite de la migration de Jupiter et Saturne ● spécifique au système solaire ?

→ H2O




“ligne des glaces”

glace H2O stable

eau vapeur seule stable



Jupiter

“ligne des glaces”



Mars Terre Vénus Mercure



?

?

? ?



Jupiter



Jupiter orbite de Mars actuelle

orbite de la Terre actuelle



Jupiter



Jupiter

plus rien pour faire la Terre, Mars, …



Jupiter

Saturn



Jupiter

Saturn

résonance 2 / 3



Jupiter

Saturn

compte tenu de leur rapport de masse



Jupiter

Saturn



l’accrétion a abouti à :

Mars Terre Venus Mercure



qui a conduit à :



avec de l’eau !

qui a conduit à :



avec de l’eau !

qui a conduit à :

avec de l’eau ?



grains anhydres

L’évolution du disque interne, dominé par des grains anhydres, n’aurait pas conduit à des objets suffisamment hydratés.



grains anhydres

Des grains riches en glace, venus du système externe, doivent avoir été mélangés aux grains du disque interne, pendant l‘accrétion.

grains de glace



grains anhydres

Des grains riches en glace, venus du système externe, doivent avoir été mélangés aux grains du disque interne, pendant l‘accrétion.

grains de glace

grains anhydres

repeuplement de ce qui a donné naissance à la “ceinture des astéroïdes”



grains anhydres

grains de glace



grains anhydres

grains de glace

● processus générique ou spécifique au système solaire ?

● outre l’eau, quels organiques ces objets ont-ils apportés ?

● comment valider un tel scenario ?



grains anhydres

grains de glace

● processus générique ou spécifique au système solaire ?

● outre l’eau, quels organiques ces objets ont-ils apportés ?

● comment valider un tel scenario ? D / H Institut d'Astropysique Spatiale

Jean Pierre BIBRING Workshop Andromede mercredi 9 juillet 2014

→ H2O


?



→ H2O


Un rôle majeur a été joué par les missions de survol de la comète P/Halley en 1986 (2 VEGA, 2 ISAS, Giotto), quant à l’origine des espèces carbonées "pré-biotiques".



Un rôle majeur a été joué par les missions de survol de la comète P/Halley en 1986 (2 VEGA, 2 ISAS, Giotto), quant à l’origine des espèces carbonées "pré-biotiques".

→ H2O


Parmi les principales questions posées alors (d’importance en regard des réactions de type Miller-Urey) : qui, du CO2 ou du

CH4, est-elle la “molécule-mère” carbonée dominante ? Institut d'Astropysique Spatiale


les comètes étaient connues comme de très petits (kms) objets faits

essentiellement de glace d’eau, qui se sublime en approchant du Soleil,

développant des comas et queues caractéristiques sur des millions de kms.



Pour la première fois, un S/C a pénétré la coma (600 km) pendant qqs mns (flybys)

les comètes étaient connues comme de très petits (kms) objets faits

essentiellement de glace d’eau, qui se sublime en approchant du Soleil,

développant des comas et queues caractéristiques sur des millions de kms.



VEGA: P/Halley (13/03/1986)

découvertes étonnantes



GIOTTO/ESA P/Halley (13/03/1986)

astonishing discoveries

VEGA: P/Halley (13/03/1986)



P/Halley (13/03/1986)

noyau : albedo 3 % !

découvertes étonnantes



IKS/VEGA spectre IR de P/Halley

et pourtant : fait de 80% de glace d’eau !




Le C est majoritairement sous la forme de macro-molécules, sombres et réfractaires


IKS/VEGA spectre IR de P/Halley




spectre TOF de P/Halley acquis par PUMA/VEGA










Découverte des particules "CHON" par PUMA/VEGA et PIA/Giotto



“CHON"

C

O H

N



“CHON" Silicate (Si, Al, Fe)

C

O H

N



“CHON" Silicate (Si, Al, Fe) Ag (target)

C

O H

N







Découverte des particules "CHON" par PUMA/VEGA et PIA/Giotto



Les comètes contiennent (dans leur masse) des molécules

organiques vraisemblablement de structure complexe,

non identifiée






Les comètes ont échantillonné le nuage protosolaire en fin d’effondrement



L’effondrement s’est accompagné d’une chimie organique complexe




Les comètes ont pu ensemencer les océans planétaires primitifs, d’eau et de composés organiques : chainon manquant ?


L’effondrement s’est accompagné d’une chimie organique complexe



Pour l’ESA et la NASA, l’étape suivante était d’aller prélever sur un noyau de comète un bloc de glace, et le rapporter sur Terre pour y être analysé :



CNSR NASA / ESA




CNSR NASA / ESA

†




CNSR NASA / ESA

ROSETTA




CNSR NASA / ESA

ROSETTA


A défaut de pouvoir rapporter un bloc de glace cométaire sur Terre, on décida d’envoyer un laboratoire analyser sur place le noyau cométaire



CNSR NASA / ESA

ROSETTA SSP (45 kg)





CNSR NASA / ESA

ROSETTA SSP (45 kg)

CNES JPL MPAE +





CNSR NASA / ESA

ROSETTA SSP (45 kg)

CHAMPOLLION ROLAND

JPL CNES MPAE +





CNSR NASA / ESA

ROSETTA SSP (45 kg)

CHAMPOLLION ROLAND

JPL CNES

†

MPAE +





CNSR NASA / ESA

ROSETTA SSP (45 kg)

MPAE +

CHAMPOLLION ROLAND

JPL CNES

PHILAE





SSP (45 kg)

PHILAE (100 kg)

ASI MPAE CNES




SSP (45 kg)

PHILAE

ASI MPAE CNES

ORBITER

ROSETTA




PHILAE

ORBITER

ROSETTA



10 PI investigations

PHILAE

ORBITER



● Masse totale : 100 kg

● 10 instruments, de masse totale : 25 kg

- Système de forage : jusqu’à 30 cm - Imagerie panoramique : 7 caméras - Imagerie microscopique visible et imagerie spectrale IR - Imagerie de descente - Spectromètre de masse (M/ΔM = 3000) et GCMS - Unité de chimie et d’analyse isotopique (13C/12C, 15N/14N, D/H) - Magnétomètre - APXS - Ensemble de senseurs thermiques - Ensemble de mesures physiques - Sondage radar de la structure interne

● Température d’équilibre (3 UA) : < 150 K

● Puissance totale disponible : 6 W

Lander Rosetta



Micro-Caméra génération 1994

● Rosetta / CIVA ● Smart1 ● Phobos Grunt ● MSL

1000 x 1000



CIVA / Rosetta



08.11.2001 Steering Committee Meeting 88

Echantilon 1

Chimie +

MS

GCMS +

MS

SD2 CIVA-M

PTOLEMY

COSAC

SPDS MOI/MOD/GCMS MicrOmega

Echantilon 2

Echantilon 3

microscope

optique

microscope

spectral

IR

analyse moléculaire combinée



Drill and Sample Distribution (SD2) system



Drill and Sample Distribution (SD2) system

Échantillons distribués dans 26 fours



CIVA-M/V Institut d'Astropysique Spatiale Jean Pierre BIBRING


CIVA-M/V CIVA-M/I




ÇIVA-M : microscope optique et IR

Composition Moléculaire

CIVA-M/V : microscope optique en 3 couleurs : 7 nm d’échantillonnage spatial

CIVA-M/I : imageur hyperspectral infrarouge (1-4 µm) : 40 µm d’échantillonnage spatial Workshop Andromede mercredi 9 juillet 2014

gaz porteur (He sous pression)

GC

TOF MS



masse : 4.9 kg

M/ΔM = 3000 Institut d'Astropysique Spatiale



Extraction des gaz



Balcony P/L

SD2

ÇIVA

ROMAP

MUPUS


02 /03 / 2004 Institut d'Astropysique Spatiale Jean Pierre BIBRING


Philae Mars Swing By: first results

Jean-Pierre Bibring IAS

Hermann Boehnhardt

MPS

and the entire Philae science team

Rosetta 22nd SWT, ESTEC, March 26, 2007 Institut d'Astropysique Spatiale


CIVA / Philae



November 11, 2014



Burn Date DV [m/s] Dur. [min] Comment Test 07/05/2014 20 41 Completed NCD1 21/05/2014 291 441 Completed NCD2 04/06/2014 271 406 Completed NCD3 18/06/2014 88 136 Completed FAT1 02/07/2014 59 94 Completed FAT2 09/07/2014 25 46 FAT3 16/07/2014 11 26 FAT4 23/07/2014 5 17 Pre-insertion 03/08/2014 3 13 Comet Orbit Ins. 06/08/2014 1



Burn Date DV [m/s] Dur. [min] Comment Test 07/05/2014 20 41 Completed NCD1 21/05/2014 291 441 Completed NCD2 04/06/2014 271 406 Completed NCD3 18/06/2014 88 136 Completed FAT1 02/07/2014 59 94 Completed FAT2 09/07/2014 25 46 FAT3 16/07/2014 11 26 FAT4 23/07/2014 5 17 Pre-insertion 03/08/2014 3 13 Comet Orbit Ins. 06/08/2014 1

Distance Orbiteur – noyau cométaire aujourd’hui 22 000 km 6 aout 100 km Septembre → 30 km 11 Novembre → 5 km Institut d'Astropysique Spatiale


²



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