La National Aeronautics and Space Administration (NASA) a récemment annoncé que des astronomes ont utilisé le télescope spatial James Webb pour obtenir pour la première fois « l'empreinte chimique » d'une comète extérieure au système solaire - 3I/ATLAS - dans la bande infrarouge moyenne, révélant qu'elle contient du méthane et une grande quantité de matières volatiles telles que le dioxyde de carbone, indiquant que ce visiteur interstellaire pourrait être né dans un système planétaire complètement différent du système solaire.
3I/ATLAS est une comète interstellaire rare qui n'est pas originaire du système solaire, mais qui a fait irruption dans notre voisinage interstellaire après s'être détachée des systèmes planétaires autour d'autres étoiles. Le télescope spatial Hubble l'a photographiée dès le 21 juillet 2025, alors que la comète se trouvait à environ 365 millions de kilomètres de la Terre. Les dernières observations du télescope Webb ont en outre révélé la composition chimique détaillée du gaz environnant dans la bande infrarouge moyen.
L’équipe de recherche a utilisé l’instrument infrarouge moyen MIRI (Mid-Infrared Instrument) équipé du télescope Webb pour effectuer deux observations de suivi de 3I/ATLAS alors que la comète passait le périhélie et s’éloignait progressivement du soleil. La première observation a eu lieu les 15 et 16 décembre 2025, alors que la comète se trouvait à environ 205 millions de miles (environ 329 millions de kilomètres) du soleil ; la deuxième observation a été réalisée le 27 décembre, alors qu'elle s'était éloignée d'une position d'environ 236 millions de milles (environ 379 millions de kilomètres).
Les résultats de l’observation montrent que c’est la première fois que des humains détectent directement du méthane sur un objet interstellaire. Le méthane est une substance très volatile qui passe rapidement de la glace solide au gaz, généralement à une légère augmentation de la température. Le méthane détecté cette fois-ci est apparu après que la comète ait passé le périhélie, ce qui indique que le méthane a peut-être été enfoui sous la surface du noyau de la comète pendant une longue période, protégé par la couche externe de matériau, et ne s'est pas volatilisé et ne s'est pas échappé au début de la phase de chauffage.
Les scientifiques pensent que lorsque 3I/ATLAS s'approche du soleil, la lumière du soleil continue de chauffer la glace dans les couches les plus profondes du noyau de la comète, provoquant la libération et la diffusion du méthane qui était auparavant enveloppé et stocké à l'intérieur de la comète sous forme de gaz. Étonnamment, le méthane détecté cette fois est relativement abondant par rapport à la vapeur d’eau. Ce rapport chimique est extrêmement rare parmi les comètes du système solaire, mettant en évidence la différence de composition entre cette comète interstellaire et les comètes locales.
Outre le méthane, les spectres MIRI ont également confirmé que la teneur en dioxyde de carbone de 3I/ATLAS est également anormalement élevée. Cette comète a libéré un taux de dioxyde de carbone par rapport à l’eau nettement plus élevé que les comètes typiques du système solaire. Combinée aux abondances inhabituelles de deux espèces volatiles, le méthane et le dioxyde de carbone, l’équipe de recherche estime que cette combinaison indique un site de formation très différent de l’environnement que nous connaissons au début du système solaire.
Les chercheurs ont souligné que la teneur élevée en méthane et en dioxyde de carbone de 3I/ATLAS pourrait refléter le fait que la température, la composition chimique et les conditions de rayonnement du disque protoplanétaire autour de son étoile mère sont très différentes de celles du système solaire. Par exemple, il peut s'être formé dans une région plus froide et riche en certaines molécules à base de carbone, ou il peut avoir subi différents processus de migration et d'évolution après sa formation, « scellant » ainsi dans la glace des signatures chimiques différentes de celles des comètes du système solaire.
Alors que la comète continuait son orbite loin du soleil, le télescope Webb a enregistré une diminution significative de son activité de libération de gaz, en particulier la diminution la plus significative de la production de vapeur d'eau. L'équipe de recherche scientifique a expliqué que ce phénomène est conforme aux attentes générales du processus physique des comètes : plus une comète est éloignée du soleil, moins elle reçoit de chaleur et l'efficacité de sublimation des corps de glace de surface et internes diminue, de sorte que le taux de libération de gaz de diverses substances volatiles diminuera.
La glace d'eau est moins volatile que le méthane et le dioxyde de carbone, donc lorsque la comète s'éloigne du soleil et que la température continue de baisser, la production de vapeur d'eau sera la première à connaître une forte baisse. Ce changement offre aux scientifiques une perspective dynamique pour observer le comportement de libération de différentes substances volatiles à différents endroits de l'orbite de la comète, limitant ainsi la composition et la structure des différents niveaux au sein du noyau de la comète.
Au niveau technique, cette observation s'est appuyée sur le spectromètre à moyenne résolution (Medium Resolution Spectrometer) de MIRI. L'instrument peut décomposer la lumière infrarouge moyenne en différentes longueurs d'onde et acquérir simultanément des données spectrales à divers endroits dans une petite zone du ciel sous la forme d'une « unité de champ intégrale ». De cette manière, les scientifiques peuvent à la fois identifier les compositions gazeuses spécifiques entourant le noyau de la comète et cartographier la répartition spatiale de ces gaz dans la coma.
L'analyse des images montre que la vapeur d'eau est distribuée bien au-delà du noyau de la comète lui-même, car une quantité importante d'eau est libérée lorsque les particules glacées du coma sont chauffées. En revanche, le dioxyde de carbone et le méthane sont plus concentrés près du noyau de la comète, ce qui indique qu’ils proviennent principalement directement de la sublimation de la couche de glace à l’intérieur du noyau de la comète. En comparant la répartition spatiale de différents types de gaz, l’équipe de recherche a pu caractériser plus précisément les sources et les mécanismes de volatilisation des matériaux dans chaque couche de 3I/ATLAS.
Les astronomes soulignent que chaque comète interstellaire est comme un « échantillon chimique » provenant d’un système planétaire extraterrestre, ce qui peut aider les humains à comparer les environnements de formation des planètes de différents systèmes stellaires. Les résultats d'observation de 3I/ATLAS montrent qu'il existe des systèmes planétaires et des types chimiques de petits corps astronomiques riches et diversifiés dans l'univers, et que le système solaire n'est qu'une possibilité. Alors que des équipements tels que le télescope Webb continuent de fonctionner, les observations détaillées d'un plus grand nombre de visiteurs interstellaires devraient à l'avenir révéler davantage les conditions de formation et les trajectoires d'évolution des objets glacés dans d'autres systèmes planétaires.
Les résultats de recherche pertinents ont été publiés dans « The Astrophysical Journal Letters », sous le titre « The Volatile Inventory of 3I/ATLAS as Seen with JWST/MIRI ». L'équipe d'auteurs comprend Matthew Belyakov, Ian Wong, Bryce T. Bolin, M. Ryleigh Davis, Steven J. Bromley, Carey M. Lisse et Michael E. Brown. L'article a été officiellement publié le 8 avril 2026.