Contribution to the determination of the permittivity of the cometary nuclei and asteroids.
Contribution à la détermination de la permittivité des noyaux cométaires et des astéroïdes.
Résumé
Rosetta, the European cornerstone in the exploration of small Solar System bodies, is planned to rendezvous with comet 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G) in May 2014, after a 10 years long cruise including the flybys of asteroids 2867 Steins and 21 Lutetia. Onboard Rosetta, the two radiometric experiments MIRO and CONSERT are dedicated to the study of physical properties of the cometary nucleus. In order to contribute to the interpretation of their observations, estimations of the properties of the complex relative permittivity of cometary material are mandatory.
The dependence of the permittivity on the porosity was, for the first time, studied at 190 GHz, the frequency of the millimeter receiver of MIRO, for porous samples tentatively representative of cometary dust. A first estimation of the permittivity of the near-surface of 67P/C-G nucleus was provided, taking into account the changes related to their likely temperature and composition. Permittivity measurements have been extended on an extremely large frequency range, up to the metric domain, of interest for CONSERT (operating at 90 MHz). Evidence is provided for a constant decrease of the real part of the complex permittivity, from 50 MHz to 190 GHz. Finally, results are obtained at 190 GHz on two meteoritic fragments, an aubrite and a diogenite, the parent bodies of which are supposed to be asteroids of respectively E-type, such as Steins, and V-type asteroids, such as Vesta. The results agree with previous Lutetia and Steins in situ observations by MIRO, and provide new data of interest for radiometric observations of asteroidal surfaces.
La prochaine pierre angulaire dans l’exploration spatiale des petits corps du système solaire sera le rendez-vous de la sonde européenne Rosetta avec la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G). Il est prévu pour mai 2014, au terme d’un voyage de 10 ans ponctué par les survols des astéroïdes 2867 Steins et 21 Lutetia. Les instruments embarqués MIRO et CONSERT sont destinés à l’étude des propriétés physiques du noyau cométaire en radiométrie. Il est donc crucial de mener des investigations sur la permittivité relative complexe de la matière cométaire. L’effet de la porosité sur la permittivité a pour la première fois été étudié à 190 GHz, la fréquence du récepteur millimétrique de MIRO, pour des échantillons poreux représentatifs des poussières cométaires. Nous avons ainsi fourni une première estimation de la permittivité de la surface et de la sous-surface du noyau de la comète 67P/C-G, en tenant compte des variations liées aux températures et à la composition effectives. Les mesures de permittivité ont été étendues sur une bande extrêmement large, incluant 90 MHz pour CONSERT. Les résultats mettent en évidence une décroissance systématique de la partie réelle de la permittivité, de 50 MHz à 190 GHz. Enfin, nous avons obtenu des résultats à 190 GHz sur deux fragments de météorites, une aubrite et une diogénite (dont les corps parents présumés sont respectivement les astéroïdes de type E, comme 2867 Steins, et de type V, comme 4 Vesta). Ils apportent de nouvelles données à prendre en compte pour les observations radiométriques des surfaces astéroïdales, tout en confirmant les interprétations des observations des astéroïdes Lutetia et Steins obtenues par MIRO.
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