En mesurant le rapport isotopique entre le Deutérium et l’Hydrogène (appelé rapport D/H) de l’eau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko (Altwegg et al., Science, 12/11/2014), la sonde Rosetta vient de valider une prédiction fondamentale du modèle d’évolution du Système Solaire habituellement appelé « modèle de Nice ».
Le modèle de Nice décrit comment le Système Solaire a évolué vers sa structure actuelle, depuis la formation des planètes géantes. La caractéristique fondamentale du modèle est que les orbites des planètes géantes auraient drastiquement changé lors d’une phase d’instabilité dynamique, il y a 4,1 milliards d’années. En conséquence de cette instabilité, la population de petits corps qui était à l’origine au-delà de l’orbite de Neptune aurait été violemment perturbée et dispersée ; ses restes peupleraient aujourd’hui la ceinture de Kuiper située juste au-delà de Neptune et le nuage de Oort, situé à des dizaines de milliers d’Unités Astronomiques du Soleil (Brasser et Morbidelli, 2013).
La ceinture de Kuiper et le nuage d’Oort sont aujourd’hui les réservoirs d’où viennent les comètes à courte et longue période, respectivement. Le modèle de Nice prédit que ces deux populations de comètes sont statistiquement identiques du point de vue physique car leurs réservoirs sont issus de la même population originelle de petits corps. Les comètes pourraient être assez diverses entre elles mais les deux populations à courte et longue période devraient respecter cette diversité, plus ou moins dans les mêmes proportions. Or, les observations des comètes jusqu’à présent semblaient contredire cette prédiction. En effet, la valeur du rapport isotopique D/H de la vapeur d’eau des comètes à longue période, mesurée précisément pour 3 objets (les comètes de Halley, Hale-Bopp et Hyakutake), était assez élevé (environs 2 fois la valeur de l’eau terrestre), alors que le rapport D/H de la première comète à courte période observée (Hartley II) était terrestre. Ces résultats pouvaient suggérer une différence systématique du rapport D/H dans les comètes des deux populations. Les auteurs du modèle de Nice, confiant dans leur modèle, se défendaient en invoquant les pièges des statistiques faites sur un petit nombre d’objet… tout en gardant leur souffle.
La sonde Rosetta vient de leur donner raison. La valeur du rapport D/H de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko mesuré par la sonde se trouve être semblable (même supérieur) à celle mesuré pour les trois comètes à longues périodes. En ajoutant à cela l’observation récente depuis le sol de la comète à longue période 153P/Ikeya-Zhang , pour laquelle le Deutérium n’a pas été détecté (impliquant un rapport D/H bien inférieur à celui des autres comètes à longue période précédemment observées), ce résultat implique qu’il n’y a pas une différence évidente entre les populations des comètes provenant du nuage d’Oort et de la ceinture de Kuiper, en accord avec la prédiction du modèle de Nice. Sur la base de ces mesures du rapport D/H, la même diversité semble bien être présente dans les deux populations. L’observation d’un plus grand nombre de comètes reste cependant nécessaire pour vérifier si les proportions entre comètes à haut et faible rapport D/H sont effectivement les mêmes dans les deux populations.
Référence : Brasser, R., Morbidelli, A. 2013. Oort cloud and Scattered Disc formation during a late dynamical instability in the Solar System. Icarus 225, 40-49.
Photo : © CNES/Rosetta/MPS for OSIRIS TESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM, 2014