Comète

Une comète est un petit corps du système solaire composé principalement de glace, de poussière et de roches, dont la surface dégage des gaz lorsqu'il se réchauffe à l'approche du Soleil. Ce phénomène de sublimation crée une atmosphère gazeuse temporaire — la coma — ainsi que des queues caractéristiques visibles depuis la Terre.

Les comètes proviennent de deux grandes régions du système solaire : le nuage de Oort, une vaste enveloppe sphérique s'étendant jusqu'à 100 000 UA du Soleil, source des comètes à longue période (> 200 ans), et la ceinture de Kuiper et le disque étendu, source des comètes à courte période (< 200 ans, comme la comète de Halley).

Ces corps sont des reliques de la formation du système solaire. Leur composition — eau, CO₂, CO, méthanol, acides aminés — livre des informations précieuses sur la chimie de la nébuleuse protosolaire il y a 4,6 milliards d'années.

La structure d'une comète active se compose de plusieurs éléments distincts dont la taille et la visibilité évoluent avec la distance au Soleil :

Les comètes suivent des orbites très allongées (excentricité proche de 1 ou supérieure à 1 pour les trajectoires hyperboliques) en accord avec les lois de Kepler. Leur vitesse au périhélie (point le plus proche du Soleil) peut atteindre plusieurs centaines de km/s, tandis qu'elles se déplacent quasi-immobiles à l'aphélie.

La loi des aires de Kepler explique cette accélération : le vecteur rayon balaye des aires égales en des temps égaux. Plus la comète est proche du Soleil, plus sa vitesse orbitale est grande. Ce même phénomène rend le passage au périhélie spectaculairement bref comparé à la durée de l'orbite totale.

Les perturbations gravitationnelles de Jupiter et Saturne peuvent capturer des comètes à longue période dans des orbites plus courtes (famille de Jupiter), ou au contraire éjecter des comètes du système solaire sur des trajectoires hyperboliques. En 2019, Borisov (2I/Borisov) fut la première comète confirmée d'origine interstellaire.

La mission Rosetta (ESA, 2004–2016) est la plus ambitieuse à ce jour. Elle a accompagné la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko pendant plus de deux ans, déposant l'atterrisseur Philae à sa surface le 12 novembre 2014 — une première historique. Les instruments de Rosetta ont détecté de l'eau lourde (D/H ratio différent de celui des océans terrestres), de la glycine (acide aminé), du phosphore, et des composés organiques complexes.

La mission Deep Impact (NASA, 2005) a projeté un projectile de 370 kg sur la comète Tempel 1 pour étudier sa composition interne. La mission Stardust (NASA, 1999–2011) a collecté des particules de la comète Wild 2 et les a ramenées sur Terre — révélant des silicates à haute température (olivine), incompatibles avec une formation dans la région froide des comètes.

La mission COMET Interceptor (ESA/JAXA, lancement ~2029) se positionnera au point de Lagrange L2 en attente d'une comète dynamiquement nouvelle — un objet venant pour la première fois du nuage de Oort, vierge de tout passage solaire.

Les comètes sont au cœur du débat sur l'origine de l'eau terrestre et des molécules prébiotiques. Durant le Grand Bombardement Tardif (il y a ~3,9 milliards d'années), une avalanche de comètes et d'astéroïdes a frappé la jeune Terre, pouvant avoir apporté des quantités significatives d'eau et de matière organique.

Cependant, le rapport deutérium/hydrogène (D/H) mesuré dans les comètes à longue période (nuage de Oort) est généralement deux fois plus élevé que dans les océans terrestres, rendant ces comètes moins probables comme source principale d'eau. Les comètes à courte période (ceinture de Kuiper), comme 103P/Hartley 2, présentent un D/H proche de celui de l'eau terrestre.

La présence de glycine, d'adénine (base azotée de l'ADN) et d'autres molécules organiques complexes dans les comètes alimente la théorie de la panspermie cométaire : les comètes auraient pu livrer les ingrédients nécessaires à l'émergence de la vie.