Le Monde | 28.10.2015 à 19h08 • Mis à jour le 28.10.2015 à 19h11 | Par David Larousserie
« C’est la découverte la plus surprenante que nous ayons faite sur la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko jusqu’à présent », s’est enthousiasmée Kathrin Altwegg, de l’université de Berne (Suisse), lors d’une conférence de presse téléphonique liée à la parution de ses derniers résultats dans Nature le 28 octobre. Cette spécialiste est la responsable d’un instrument, Rosina, installé sur la sonde Rosetta de l’Agence spatiale européenne qui tourne autour de la comète depuis l’été 2014.
Rosina est une sorte de « nez » qui analyse les gaz émis par le noyau de glaces et de poussières formant la fameuse queue des comètes. Ce nez pèse en fait les molécules afin de les identifier. Il a bien sûr déjà repéré la vapeur d’eau, les dioxyde et monoxyde de carbone qui constituent 95 % des émissions. Mais il a aussi pesé du méthane, du sulfure d’hydrogène, de l’ammoniac, de l’azote, de l’argon…
« C’est la galère ! »
La surprise est que, entre septembre 2014 et mars 2015, il a aussi reniflé de l’oxygène, ce qui constitue une première au voisinage d’une comète. L’oxygène en question est la forme dite moléculaire, la plus commune sur Terre, faite de deux atomes d’oxygène : O 2 . Jusqu’à présent, cette molécule n’avait été repérée qu’autour de lunes de Jupiter et de Saturne et dans deux nuages interstellaires, dont la fameuse nébuleuse d’Orion, la plus luisante de notre galaxie. Ces régions, constituées de gaz et de poussières, sont particulièrement intéressantes, car, à la suite de leur effondrement, des étoiles pourront s’y allumer et de gros corps se former tels des astéroïdes, des comètes, voire des planètes.
« Ce qui est également particulièrement surprenant, c’est l’abondance de cet oxygène. On en trouve une grande quantité, jusqu’à 10 % de la vapeur d’eau, ce qui est dix fois plus que dans le milieu interstellaire », constate Olivier Mousis, cosignataire de l’article au Laboratoire d’astrophysique de Marseille. « Et c’est la galère pour l’expliquer ! », ajoute le chercheur.
L’hypothèse naturelle est de se dire que, puisque l’oxygène existe dans les nébuleuses primitives, il pourrait s’être fixé sur les grains de poussière ou les embryons de glace qui plus tard s’assembleront pour former les comètes. Cela vaudrait aussi pour la phase suivante, peut-être plusieurs millions d’années plus tard, lorsque le nuage primordial se sera effondré et aura commencé à former un disque dit protosolaire. « Le problème est que les modèles chimiques ne parviennent pas à piéger autant d’oxygène que ce que l’on trouve », estime Olivier Mousis.
Une chimie violente, la radiolyse
L’autre scénario possible est que cet oxygène ait été fabriqué tout au long de la vie de la comète, une fois formée et en rotation autour du Soleil. Tchouri est ainsi restée des millions d’années dans la ceinture de Kuiper, au-delà de l’orbite de Neptune et n’en est sortie qu’il y a quelques dizaines d’années pour frôler le Soleil, ainsi que Rosetta l’a observé. Les rayonnements du Soleil, tout comme des bombardements de particules cosmiques diverses, peuvent apporter l’énergie suffisante pour casser les molécules d’eau gelées et créer de l’O 2 .
Mais, là encore, les chercheurs doutent de cette hypothèse. Cette chimie violente, baptisée « radiolyse », devrait par exemple créer aussi de l’ozone, une molécule faite de trois atomes d’oxygène. Or le « nez » de Rosina n’en a toujours pas repéré… En outre, cette synthèse ne peut se faire qu’en surface du noyau. La quantité d’oxygène libérée devrait donc diminuer au fur et à mesure que la comète se débarrasse de ses couches superficielles lors de ses approches du Soleil. Or les chercheurs n’observent pas de diminution.
« Cette détection inattendue montre que cette molécule n’est peut-être pas une bonne signature de la présence de vie »
« Ce résultat est vraiment intéressant. Il faut sans doute reprendre des expériences de laboratoire pour mieux étudier le phénomène de radiolyse et voir si, en modifiant quelques paramètres, on ne peut pas créer de l’oxygène sans ozone par exemple, se demande Kevin Hand, du Jet Propulsion Laboratory (Californie). C’est une énigme magnifique. C’est comme cela que la science avance ! »
« C’est un débat intéressant, car il concerne l’histoire de notre système solaire. Il s’agit de savoir ce qu’il reste aujourd’hui du milieu interstellaire très primitif par rapport à la phase suivante du disque protosolaire », estime Alexandre Faure, de l’Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble.
Photo de la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko prise par la sonde européenne Rosetta
 De l'oxygène moléculaire a été découvert dans l'atmosphère de la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko grâce à la sonde européenne Rosetta. Ceci a créé une surprise auprès des chercheurs car c'est la toute première fois que du dioxygène (O2) est détecté sur une comète, n'ayant été identifié dans l'espace qu'aux alentours des lunes de  et  ainsi que dans deux nuages interstellaires. 

Des mesures des gaz ont été prises entre septembre 2014 et mars 2015 à l'aide du spectromètre de Rosetta. En moyenne, près de 4 % d'oxygène moléculaire se retrouvait dans le nuage formant la queue de la comète. La valeur a même augmenté à 10 % à certains moments. Les chercheurs croient que cet oxygène pourrait être plus ancien que celui présent sur notre planète, qui date de 4,6 milliards d'années. Cette découverte amènera probablement des corrections au modèle de la formation du système solaire puisqu'il n'implique jusqu'alors pas la présence de ce gaz au niveau des comètes. Le dioxygène étant très réactif chimiquement, sa découverte sur une comète surprend beaucoup les chercheurs. Ils expliqueraient sa présence par un possible emprisonnement dans des grains de sable et par une absence de réchauffement.   

=== Autres gaz ===
Selon leur importance, on retrouve dans l'atmosphère de la comète de la vapeur d'eau (H2O), du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone, puis l'oxygène. D'autres gaz ont été identifié tels que du méthane, du sulfure d'hydrogène, de l'ammoniac, de l'azote et de l'argon.

=== Historique ===
Afin de mieux comprendre la formation de notre système solaire, une sonde européenne nommée Rosetta a été envoyée dans l'espace en 2004 pour atteindre sa destination 10 ans plus tard, soit en 2014. Le premier but était d'approcher la comète Tchourioumov-Guérassimenka afin de l'observer à distance à l'aide de 11 instruments. Le second était d'y envoyer son robot, nommé Philae, afin qu'il atterrisse à la surface de la comète. Ce robot avait pour fonction l'analyse de la composition du sol, des propriétés physiques et du niveau d'activité notamment à l'aide de ses 10 instruments. Étant donné que les comètes sont des vestiges de la formation du système solaire et qu'elles étaient présentes au tout début, même avant la formation des planètes, leur analyse permettra de mieux comprendre la situation qui était présente à ce moment.