L'eau est un constituant essentiel des comètes.
Lorsqu’elles sont loin du Soleil, les comètes ne sont constituées que de leur noyau, ce qui les rend imperceptibles. Mais quand une comète se rapproche du Soleil, la température superficielle de son noyau s'élève et ses glaces se subliment, entraînant l'expulsion de gaz et de poussières. Ce sont ces poussières qu’il est alors possible d’observer depuis la Terre car elles diffusent la lumière solaire. On voit ainsi apparaître sa chevelure qui s'étend au fur et à mesure que la comète se rapproche du Soleil. Puis on voit parfois se dessiner deux queues : l'une, large et courbée, due à des poussières qui diffusent la lumière solaire ; l'autre, étroite et rectiligne, due à des gaz dont la fluorescence est excitée par les rayons solaires.

L'analyse lointaine, par spectroscopie, du nuage de gaz qui s'échappe des noyaux cométaires nous permet d'en déduire la composition. L'essentiel est de l'eau (approximativement 80 % en nombre de molécules), suivi par le monoxyde et le dioxyde de carbone (CO et CO2), des hydrocarbures (méthane CH4, acétylène C2H2, éthane C2H6), le méthanol (CH3OH), l'ammoniac (NH3), le formaldéhyde (H2CO), le sulfure d'hydrogène (H2S). D'autres molécules, des cyanures et des molécules organiques plus complexes, sont repérées à l'état de traces. Cette organisation, qui retrace celle des glaces cométaires, ressemble beaucoup à celle observée pour les glaces interstellaires.

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➫ L'eau est en quelque sorte le moteur des comètes

C'est l'eau renfermée sous forme de glace dans les noyaux des comètes qui entraîne les autres molécules volatiles et les particules de poussière avec elle. Cette production d'eau est d'autant plus importante que la comète est proche du Soleil. Mais au-delà de 4 UA (unités astronomiques), la glace d'eau n’est pas suffisamment chauffée par le Soleil pour se sublimer : l'activité cométaire que nous pouvons malgré tout contempler parfois est alors due à la sublimation de molécules plus volatiles, comme le monoxyde de carbone.

 

Au moment de son passage près du Soleil, la comète de Halley, dont le diamètre du noyau est de 10 kilomètres, produisait 30 tonnes d'eau par seconde. Avec un noyau de 50 kilomètres environ, la comète géante Hale-Bopp en produisait 300. Une comète plus modeste comme la comète Wirtanen (qui aurait dû être étudiée par la sonde spatiale ROSETTA, mais qui sera plus tard remplacée par Churyumov-Gerasimenko en tant que destination de mission), ne produit que 300 kilogrammes d'eau par seconde, mais la taille de son noyau n'est seulement que d’un kilomètre.

L'eau qui s'échappe des comètes ne reste donc pas intacte. Elle est rapidement dissociée (en quelques heures), sous l'influence du rayonnement ultraviolet de du Soleil, sous la forme de molécules OH et d’atomes H et O.

 

➫ Comment observe-t-on l'eau dans les comètes?

Il est difficile d'observer directement l'eau des comètes. L'eau présente des spectres de lumière différents dans les domaines radio et infrarouge, mais l'atmosphère terrestre, qui contient elle-même une quantité considérable d'eau, est opaque à ces longueurs d'onde. Des observations spatiales sont donc indispensables dans ce cas. Le satellite ISO (Observatoire spatial infrarouge) a ainsi pu observer le spectre infrarouge de l'eau de Hale-Bopp. De son côté, SWAS (Submillimeter Wave Astronomy Satellite), consacré à l'observation de l'eau dans l'Univers, il a observé une raie radio de l'eau dans la comète C/ 1999 H1 (Lee).

 

Par contre, il est possible d'observer les produits de photo dissociation de l'eau comètes, le radical OH et les atomes O et H, par spectroscopie dans les domaines radio, visible et ultraviolet. Bien qu'indirectes, ces observations nous renseignent sur la quantité d'eau produite par les comètes.