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Variations in cometary dust composition from Giotto to Rosetta, clues to their formation mechanisms

Authors :
Yves Langevin
John Paquette
Jean Duprat
Johan Silen
Rita Schulz
Jouni Rynö
Martin Hilchenbach
Emmanuel Dartois
Laurent Thirkell
Karim Benzerara
Anais Bardyn
Nicolas Fray
Oliver Stenzel
Henning Fischer
M. Godard
Hervé Cottin
Donia Baklouti
Christelle Briois
Hugues Leroux
Cécile Engrand
Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM AS)
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Saclay-Univ. Paris-Sud
Institut d'astrophysique spatiale (IAS)
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES)
Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC)
Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207 (UMET)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace (LPC2E)
Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES)
Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA (UMR_7583))
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung = Max Planck Institute for Solar System Research (MPS)
Max-Planck-Gesellschaft
Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM)
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Finnish Meteorological Institute (FMI)
ESA Scientific Support Office
Agence Spatiale Européenne = European Space Agency (ESA)
ANR-10-IDEX-0001,PSL,Paris Sciences et Lettres(2010)
ANR-11-BS56-0026,OGRESSE,Grains cométaires et évolution du système solaire primitif : analyses isotopiques de micrométéorites polaires cométaires(2011)
Université de Lille
ENSCL
CNRS
INRA
Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207 [UMET]
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS)
European Space Agency (ESA)
ANR-10-IDEX-0001/10-LABX-0047,ESEP,Space explorations of Planetary Environments(2010)
Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Paris-Saclay-Univ. Paris-Sud-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)
Source :
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2016, 464 (1), pp.S323-S330. ⟨10.1093/mnras/stw2844⟩, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Oxford University Press (OUP): Policy P-Oxford Open Option A, 2016, 464 (1), pp.S323-S330. ⟨10.1093/mnras/stw2844⟩
Publication Year :
2016
Publisher :
HAL CCSD, 2016.

Abstract

International audience; This paper reviews the current knowledge on the composition of cometary dust (ice, minerals and organics) in order to constrain their origin and formation mechanisms. Comets have been investigated by astronomical observations, space missions (Giotto to Rosetta), and by the analysis of cometary dust particles collected on Earth, chondritic porous interplanetary dust particles (CP-IDPs) and ultracarbonaceous Antarctic micrometeorites (UCAMMs). Most ices detected in the dense phases of the interstellar medium (ISM) have been identified in cometary volatiles. However, differences also suggest that cometary ices cannot be completely inherited from the ISM. Cometary minerals are dominated by crystalline Mg-rich silicates, Fe sulphides and glassy phases including GEMS (glass with embedded metals and sulphides). The crystalline nature and refractory composition of a significant fraction of the minerals in comets imply a high temperature formation/processing close to the proto-Sun, resetting a possible presolar signature of these phases. These minerals were further transported up to the external regions of the disc and incorporated in comet nuclei. Cometary matter contains a low abundance of isotopically anomalous minerals directly inherited from the presolar cloud. At least two different kinds of organic matter are found in dust of cometary origin, with low or high nitrogen content. N-poor organic matter is also observed in primitive interplanetary materials (like carbonaceous chondrites) and its origin is debated. The N-rich organic matter is only observed in CP-IDPs and UCAMMs and can be formed by Galactic cosmic ray irradiation of N2- and CH4-rich icy surface at large heliocentric distance beyond a ‘nitrogen snow line’.

Details

Language :
English
ISSN :
00358711 and 13652966
Database :
OpenAIRE
Journal :
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2016, 464 (1), pp.S323-S330. ⟨10.1093/mnras/stw2844⟩, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Oxford University Press (OUP): Policy P-Oxford Open Option A, 2016, 464 (1), pp.S323-S330. ⟨10.1093/mnras/stw2844⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....dd42898be29ade05922a7195fcd2628a
Full Text :
https://doi.org/10.1093/mnras/stw2844⟩