Éruption volcanique froide sur la comète Pons-Brooks

Après 70 ans, la comète Pons-Brooks revient visiter le système solaire interne selon sa périodicité.

La présence de la comète Pons-Brooks est cette fois teintée d’une rare surprise : une éruption volcanique froide s’est produite sur la comète. Le volume de magma gelé qu’il crache est d’environ 10 millions de mètres³équivalent au volume d’une éruption typique du mont Merapi dans le centre de Java-DIY en général (sauf pour l’éruption du Merapi de 2010).

Le volcanisme est le processus par lequel le magma s’éjecte des profondeurs vers la surface solide d’un corps céleste par des canaux naturels qui sont généralement des zones faibles de la croûte céleste dans cette partie. Le public connaît le volcanisme comme un « volcanisme chaud », dans lequel le magma se présente essentiellement sous la forme d’une roche en fusion visqueuse à haute température. Lorsqu’il remonte à la surface, le magma se transforme en matière volcanique sous forme de lave (effusive) et pyroclastique (explosive) sous l’impulsion des gaz volcaniques. Ce phénomène se retrouve actuellement sur Terre et sur Io (un satellite de Jupiter). Il existe des allégations selon lesquelles un volcanisme similaire se produirait toujours sur Vénus.

Le volcanisme froid, en revanche, est rarement connu, bien qu’il soit abondant dans notre système solaire. Le volcanisme froid crache du « magma gelé » sous forme de gouttelettes d’eau, de méthane et d’ammoniac dans un environnement glacial très froid. En profondeur, le magma gelé est sous forme liquide. Mais dès qu’il quitte le ciel, il se condense pour former des granules ou des grumeaux. Le volcanisme froid a été détecté pour la première fois sur Triton (l’un des satellites de Neptune) via Voyager 2. Il a ensuite été également observé sur Encelade (l’un des satellites de Saturne) grâce aux observations de Cassini. Et puis il a également été détecté sur Cérès grâce au travail acharné de Dawn.

La comète 12 P/Pons-Brooks est une comète périodique faisant partie de la famille des comètes de Halley. Il tourne autour du Soleil pendant une période de 71 ans avec une orbite s’étendant de l’orbite de Vénus à Neptune et est fortement incliné (inclinaison 74º). En tant que comète de la famille Halley, la dynamique orbitale de la comète Pons-Brooks est principalement influencée par les planètes Jupiter et Saturne. Cependant, cette perturbation n’était pas significative pour la plage 1740 à 2167, d’après l’étude de Carusi et al (Carusi et.al, 1987).

Le 21 juillet 2023, la comète Pons-Brooks a été détectée et a connu une augmentation soudaine de sa luminosité (explosion). On a observé que la luminosité de la comète augmentait jusqu’à 100 fois, de sorte qu’elle avait une magnitude apparente comprise entre +11 et +12 (à l’origine +16 à +17). Les observations montrent la formation d’une structure en fer à cheval sur la face de la coma (la partie tournée vers le Soleil). Jour après jour, la structure s’étend jusqu’à atteindre un sommet d’un diamètre d’environ 210 000 km. Dans le même temps, la luminosité de la comète diminue à nouveau lentement.

L’explosion est interprétée comme une éruption volcanique froide. À cette époque, la comète se trouvait à une distance de 3,9 UA du Soleil, soit légèrement en dehors de la ligne de glace de 3,2 UA (Podolak & Zucker, 2010). À ce stade, la surface du noyau de la comète Pons-Brooks ne devrait pas être suffisamment chaude pour produire des gaz volatils qui formeront la structure de la comète et la queue de la comète. Cependant, la dynamique du sous-sol permet à des points chauds uniques de former un liquide magmatique froid avec une pression croissante. À un moment donné, la pression dépasse le seuil, de sorte qu’elle s’écoule rapidement vers la surface tout en se sublimant simultanément pour former des grains de glace et en transportant le matériau inticomet en poussière.

Selon les calculs de Cariie Holt, astronome à l’Université de Marland, la masse de glace et de poussière éjectée lors de l’éruption volcanique froide de la comète Pons-Brooks lors de cette explosion était d’environ 10 millions de tonnes. En supposant que la densité est équivalente à celle de l’eau (1 g/cc), le volume de l’éruption équivaut à 10 millions de mètres cubes. Ou équivalent au volume typique des éruptions du Mont Merapi en Indonésie en général (à l’exception de l’éruption du Merapi de 2010). Pour un corps céleste très petit (le diamètre du noyau de la comète Pons-Brooks est d’environ 30 km), le volume de cette éruption volcanique froide est classé comme très grand.

Cette éruption volcanique froide vécue par la comète Pons-Brooks n’est pas la première fois qu’elle est observée sur une comète. Auparavant, il y avait la comète 29 P/Schwassmann-Wachmann (sur une période de 14 ans) qui avait été détectée avec une explosion similaire, même jusqu’à quatre fois. Dans le cas Schwassmann-Wachmann, l’éruption volcanique froide qu’elle a connue aurait été causée par une combinaison des dimensions du noyau de la comète qui mesure 60 km, relativement grande pour la taille des comètes, et sa rotation est très lente (12,1 jours ). Cela permet la formation de points chauds dus à l’accumulation d’énergie solaire au sommet.

Ensuite, il y a la comète 17 P/Holmes (période de 6,8 ans), qui a connu 2 éruptions (en 2007 et 2015 respectivement). L’explosion de 2007 a été assez phénoménale car elle a rendu la comète Holmes plus lumineuse de près de 480 000 fois. De sorte qu’à cette époque, la comète semblait même être la troisième étoile brillante de la constellation de Persée (qu’elle traversait par hasard). Contrairement au cas de la comète Pons-Brooks et de la comète Schwassmann-Wachmann, le noyau de la comète Holmes est relativement petit (seulement 3,4 km de diamètre).

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