COSIMA (COmetary Secondary Ion MAss spectrometer) est l’un des instruments de la sonde spatiale européenne ROSETTA qui a suivi et exploré la comète 67P/Churyomov-Gerasimenko entre début août 2014 et fin septembre 2016. Il s’agit un spectromètre de masse d’ions secondaire à temps de vol (TOF-SIMS) dont l’objectif était l’analyse de la composition chimique des particules cométaires collectées dans l’atmosphère de la comète. Le LISA a collaboré depuis le début des années 2000 de façon étroite avec le LPC2E d’Orléans (qui dispose d’un spectromètre de masse dont les caractéristiques sont voisines de celles de l’instrument de vol), et le MPS de Goettingen (laboratoire du PI de COSIMA où se trouve un modèle sol de l’instrument identique à celui embarqué sur ROSETTA) afin de réaliser des spectres de calibrations concernant la matière organique telle qu’elle pourrait être mesurée avec COSIMA. Lors de la phase d’exploration de la comète nous avons été très fortement impliqués dans les opérations d’analyse de l’instrument et dans l’exploitation des résultats. Nous avons contribué à l’interprétation des spectres de masses et nous nous sommes prioritairement intéressés à la caractérisation de la matière organique contenue dans les particules cométaires collectées.

 

Actuellement, en Juin 2024, nous continuons encore à décrypter la composition cométaire à l’aide des données qui restent encore en grande partie sous-exploitées. Nous avons pu détecter la présence d’une composante organique de haut poids moléculaire qui représente environ 50% de la masse de des particules de la comète, dont nous avons caractérisé sa composition (rapports N/C, H/C…). Nous cherchons aussi à mesurer la diversité de composition des particules les unes par rapport aux autres afin de construire un scénario cohérent concernant leur formation et leurs potentiels héritages interstellaires et/ou protoplanétaires.

 

A gauche : spectres de masses mesurés sur trois particules collectées et analysées par COSIMA. A droite composition élémentaire moyenne des particules de la comète 67P, comparée à celles des comètes 1P/Halley et 81P/Wild 2. Ces compositions sont doublement normalisées au fer et à l’abondance des éléments dans les chondrites carbonées de type CI. L’abondance de carbone et de matière organique est environ 10 fois supérieure dans les particules de la comète 67P que dans les chondrites. Figures extraites de Bardyn et al 2017.

 

Pour en savoir plus : https://www.mps.mpg.de/en/rosetta/cosima

 

 
Principales publications du LISA à ce sujet :
 

- Bardyn, A., Baklouti, D., Cottin, H., Fray, N., Briois, C., Paquette, J., Stenzel, O., Engrand, C., Fischer, H., Hornung, K., Isnard, R., Langevin, Y., Lehto, H., Le Roy, L., Ligier, N., Merouane, S., Modica, P., Orthous-Daunay, F.-R., Rynö, J., Schulz, R., Silén, J., Thirkell, L., Varmuza, K., Zaprudin, B., Kissel, J. and Hilchenbach, M. (2017) Carbon-rich dust in comet 67P/Churyumov-Gerasimenko measured by COSIMA/Rosetta. Month. Not. Roy. Astr. Soc. 469, S712-S722.
- Fray, N., Bardyn, A., Cottin, H., Baklouti, D., Briois, C., Engrand, C., Fischer, H., Hornung, K., Isnard, R., Langevin, Y., Lehto, H., Le Roy, L., Mellado, E.M., Merouane, S., Modica, P., Orthous-Daunay, F.-R., Paquette, J., Rynö, J., Schulz, R., Silén, J., Siljeström, S., Stenzel, O., Thirkell, L., Varmuza, K., Zaprudin, B., Kissel, J. and Hilchenbach, M. (2017) Nitrogen-to-carbon atomic ratio measured by COSIMA in the particles of comet 67P/Churyumov–Gerasimenko. Month. Not. Roy. Astr. Soc. 469, S506-S516.
- Isnard, R., Bardyn, A., Fray, N., Briois, C., Cottin, H., Paquette, J., Stenzel, O., Alexander, C., Baklouti, D., Engrand, C., Orthous-Daunay, F.-R., Siljeström, S., Varmuza, K. and Hilchenbach, M. (2019) H/C elemental ratio of the refractory organic matter in cometary particles of 67P/Churyumov-Gerasimenko. Astron. Astophys. 630, A27.
- Sansberro, I., Fray, N., Cottin, H., Baklouti, D., Bardyn, A., Briois, C., Engrand, C., Paquette, J., Silén, J., Stenzel, O.J. and Hilchenbach, M. (2022) Variability in the elemental composition of the dust particles of 67P/Churyumov-Gerasimenko, 44th COSPAR Scientific Assembly.