COSAC (COmetary Sampling And Composition experiment), à bord de l’atterrisseur Philae, était constitué d’un système de prélèvement d’échantillon (sol et sous-sol), d’un pyrolyseur et d’un analyseur de phase gazeuse provenant de ces échantillons. Le LISA a participé avec le LATMOS à la réalisation du sous-système chromatographique constitué de cinq colonnes dédiées à l’analyse de la composition générale de la comète. Ces dernières ont été sélectionnées en fonction de leur sélectivité vis à vis de mélanges représentatifs de la composition de l'environnement cométaire et de leur robustesse.

Voir aussi : https://www.mps.mpg.de/1979406/COSAC et Goesmann et al. (2007), (2012), (2014).

 

Schéma de principe de l’instrument COSAC. Les analyses sont effectuées au travers de 8 colonnes chromatographiques différentes.

 

L’interprétation des spectres de masse acquis par COSAC ont permis de proposer la détection de nombreux composés organiques pendant l’atterrissage de Philae sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko (voir figure ci-dessous). Des voies possibles de formation de ces composés ont pu être proposées.

 

 

Composés potentiellement identifiés par COSAC sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko et les voies possibles de formation des composés organiques (Goesmann et al.,

Science, 2015).

 

 

Récemment, les données de COSAC obtenues après le premier toucher (« touch down ») du sol cométaire par Philae ont été ré-analysées.

 

Il s’agit, d’une part, du spectre de masse enregistré 25 minutes après ce premier touchdown par le spectromètre de masse à temps de vol de l’instrument COSAC. La nouvelle caractérisation de ce spectre de masse a été réalisée par ajustement des moindres carrés non négatifs et par méthode de Monte Carlo. Les résultats obtenus donnent des informations nouvelles sur la composition chimique de la comète 67P. Une suite de 12 molécules organiques, dont 9 également présentes dans l'analyse originale de ces données, présentent une forte probabilité statistique d'être présentes dans les grains prélevés dans le noyau cométaire. Ces molécules volatiles sont parmi les plus abondantes dans la composition chimique de la comète et représentent un inventaire des premières matières présentes dans le système solaire primordial (Leseigneur et al., Angewandte Chemie-International Edition, 61, 2022).

 

D’autre part, peu après ce premier touch down, en utilisant l'énergie limitée des batteries de Philae, l'instrument COSAC a réalisé un seul chromatogramme gazeux de 18 minutes, qui est resté inédit jusqu'à présent en raison de l'absence d'élution identifiable. L’analyse de ce chromatogramme unique montre que, malgré l'échec du forage de la comète et le dépôt de matériaux de surface dans les fours SD2, les mesures de l'instrument COSAC ont été effectuées de manière nominale. Une recherche automatisée de déviations extrêmement faibles par rapport au bruit suggère la possibilité d'un signal provenant de l'éthylène glycol à m/z 31. Bien que les résultats restent peu concluants, l'exploitation réussie d'un laboratoire de chimie analytique sur un noyau cométaire donne beaucoup d'espoir pour l'avenir de l'exploration spatiale.(Leseigneur et al., Chempluschem, 87, 2022).

 

 

Références

- Goesmann F., H. Rosenbauer, R. Roll, C. Szopa, F. Raulin, R. Sternberg, G. Israel, U. Meierhenrich, W. Thiemann and G. Munoz-Caro. Cosac, The Cometary Sampling and Composition Experiment on Philae. Space science Reviews 128, 257–280 (2007). DOI:10.1007/s11214-006-9000-6

- Goesmann F., S. Mckenna-Lawlor, R. Roll, J. H. Bredehöft, U. Meierhenrich, F. Raulin, W. Thiemann, G. M. Muñoz Caro, and C. Szopa. Interpretation of COSAC mass spectrometer data acquired during Rosetta's Lutetia fly-by 10 July 2010 Original Research. Planetary and Space Science 66 (1), 187-191 (2012). DOI:10.1126/science.aab0689

- Goesmann F., F. Raulin, J.H. Bredehöft, M. Cabane, P. Ehrenfreund, A.J. Macdermott, S. Mckenna-Lawlor, U.J. Meierhenrich, G.M. Muñoz Caro, C. Szopa, R. Sternberg, R. Roll, W.H.-P. Thiemann & S. Ulamec. COSAC prepares for sampling and in situ analysis of cometary matter from comet 67P/Churyumov–Gerasimenko. Planetary and Space Science103, 318–330 (2014). DOI: 10.1016/j.pss.2014.08.006

- Goesmann F., H. Rosenbauer, J. H. Bredehöft, M. Cabane, P. Ehrenfreund, T. Gautier, C. Giri, H. Krüger, L. Le Roy, A. J. Macdermott, S. Mckenna-Lawlor, U. J. Meierhenrich, G. M. Muñoz Caro, F. Raulin, R. Roll, A. Steele, H. Steininger, R. Sternberg, C.L Szopa, W. Thiemann & S. Ulamec. Organic compounds on comet 67P/Churyumov-Gerasimenko revealed by COSAC mass spectrometry. Science 349 (6247) (2015). DOI: 10.1126/science.aab0689

- Krüger H., F. Goesmann, C. Giri, I. Wright, A. Morse, J. H. Bredehöft, S. Ulamec, B. Cozzoni, P. Ehrenfreund, T. Gautier, S. Mckenna-Lawlor, F. Raulin, H. Steininger, and C. Szopa. Decay of COSAC and Ptolemy Mass Spectra at Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. A&A 600, A56 (2017) - DOI: 10.1051/0004-6361/201630286

- Leseigneur G., J. H. Bredehöft, T. Gautier, C. Giri, H. Krüger, A. J. MacDermott, U. J. Meierhenrich, G.M. Muñoz Caro, F. Raulin, A. Steele, H. Steininger, C. Szopa, W. Thiemann, S. Ulamec, F. Goesmann. ESA’s Cometary Mission Rosetta – Re-Characterization of the COSAC Mass Spectrometry Results. Angewandte Chemie-International Edition, 61, (2022a) DOI: 10.1002/anie.202201925.

- Leseigneur G., J. H. Bredehoft, T. Gautier, C. Giri, H. Kruger, A. J. MacDermott, U. J. Meierhenrich, G. M. M. Caro, F. Raulin, A. Steele, C. Szopa, W. Thiemann, S. Ulamec and F. Goesmann. COSAC's Only Gas Chromatogram Taken on Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko, Chempluschem, 87 (2022b). DOI: 10.1002/cplu.202200116

 

 

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