Giant ripples on comet 67P/Churyumov-Gerasimenko sculpted by sunset thermal wind

Par Philippe Claudin, PMMH, ESPCI

Mardi 27 Juin, 14h, Salle des séminaires (215), 2ème étage, Bâtiment A4N

Abstract :

Rides géantes sur la comète 6-P/Churyumov-Gerasimenko engendrées par un vent thermique

La sonde Rosetta, en orbite autour de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko pendant près de 2 ans, a révélé d’étonnants motifs sédimentaires ressemblant à des dunes. En effet, comment le dégazage dû au passage de la comète près du soleil, qui produit un flot de vapeur essentiellement radial, peut-il également produire un écoulement le long de la surface, assez dense pour transporter des grains? Nous montrons que ce dégazage se répand latéralement sous la forme d’un vent thermique, en réponse à la forte différence de pression entre la face au soleil et la face à l’ombre. À partir des mécanismes de formation des dunes, déclinés ici dans les conditions cométaires, nous arrivons à expliquer l’apparition de ces motifs à la taille observée: environ 10 m de crête à crête. Bien que générés par une atmosphère raréfiée, ils sont en fait analogues à des rides sur un lit granulaire cisaillé par un écoulement visqueux.

Ref: P. Jia, B. Andreotti and P. Claudin, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 114, pp 2509-2514 (2017).

Giant ripples on comet 67P/Churyumov-Gerasimenko sculpted by sunset thermal wind

The recent approach of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko by the spacecraft Rosetta has revealed the presence of astonishing dune-like patterns. How can the radial outgassing, caused by heating when passing close to the sun, produce a vapor flow along the surface of the comet dense enough to transport grains? We show that the vapor flow emitted by the comet around its perihelion spreads laterally in thermal winds, due to the strong pressure difference between zones illuminated by sunlight and those in shadow. Drawing on the physical mechanisms at work for the formation of dunes on Earth and planetary bodies, we can explain the emergence of these bedforms in such extreme cometary conditions at the observed crest-to-crest size, about 10 m. Although generated by a rarefied atmosphere, they are in fact analogous to ripples emerging on granular beds submitted to viscous shear flows.