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De récentes expériences impliquant de puissants lasers ont permis de résoudre un mystère cosmique tenace : la différence de teinte marquée entre la chevelure, ou coma, des comètes et leur queue.

Un mystère tenace

La queue d’une comète est formée par la vaporisation des matériaux volatiles composant son noyau, entraînant la libération de gaz et de poussière qui reflètent la lumière du Soleil et font briller l’objet céleste. Curieusement, alors que de nombreuses comètes émettent une lueur verte lorsqu’elles traversent le ciel, cette teinte n’atteint jamais leur queue. Un mystère intriguant les scientifiques depuis les années 1930.

Il avait été à l’époque suggéré que le carbone diatomique (aussi appelé dicarbone) de la tête de la comète, créé par l’interaction entre la matière organique et la lumière solaire, était détruit par cette dernière. Si cette théorie s’était jusqu’à présent révélée difficile à confirmer ou infirmer en raison de l’instabilité de ce composé chimique, les scientifiques ont récemment pu la tester en laboratoire.

« Nous avons identifié le mécanisme via lequel le dicarbone est décomposé par la lumière solaire », explique Timothy Schmidt, chercheur à l’université de Nouvelle-Galles du Sud et auteur principal de la nouvelle étude, parue dans la revue PNAS. « Ce qui explique enfin pourquoi la coma verte [couche vaporeuse de gaz et de poussière entourant le noyau de la comète] se réduit à mesure que l’objet se rapproche du Soleil, et également pourquoi sa queue présente une teinte différente. »

Dicarbone et lumière solaire

Constitué de deux atomes de carbone, le dicarbone ne se trouve que dans des environnements à très haute énergie ou à faible teneur en oxygène. Dans le cas des comètes, celui-ci ne se forme qu’à une certaine distance des étoiles, lorsque la matière organique composant leur corps glacé commence à s’évaporer sous l’effet de la chaleur.

Lorsque la comète se rapproche encore plus de l’astre, le rayonnement UV extrême brise les molécules de dicarbone qu’elle a récemment créées dans un processus appelé « photodissociation ». Ce dernier détruit le dicarbone avant qu’il ne puisse s’éloigner du noyau, rendant la coma plus fine et brillante et empêchant par conséquent la teinte verte d’atteindre la queue de la comète.

Les scientifiques ont créé des molécules de dicarbone qu’ils ont projetées dans une chambre à vide de deux mètres de long via un faisceau de gaz. Deux lasers ultraviolets ont ensuite été dirigés vers la molécule : l’un pour l’inonder de radiations, l’autre pour rendre ses atomes détectables. Les atomes ont ensuite été envoyés dans un dispositif permettant de mesurer la force de la liaison carbone.

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D’importantes implications pour les scientifiques

Selon l’équipe, les résultats de ce travail de longue haleine vont contribuer à améliorer notre compréhension des quelque 3 700 autres comètes connues du Système solaire.

« Le dicarbone provient de la désintégration de plus grosses molécules organiques [qui constituent les ingrédients de base de la vie] gelées dans le noyau de la comète », souligne Schmidt. « Un meilleur aperçu de leur durée de vie et de leur destruction nous permettra d’estimer plus précisément la quantité de matière organique s’échappant des comètes et nous aidera à résoudre d’autres mystères cosmiques. »

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