67P / article sur 4 cavités et vidéos 3D d'un modèle 133 millions de facettes

[dromeuf 95]

Bonjour et bonne année 2024 à vous tous !

 

En mars 2019, j'ai annoncé la publication d'une archive stéréo-photographique de la mission ROSETTA https://rosetta-3dcomet.cnes.fr/ . En examinant attentivement certains anaglyphes, nous avons repéré 4 petites cavités qui apparaissaient particulièrement lumineuses, l'une d'entre elles se trouvant potentiellement dans la région d'un jet transitoire émanant soudainement de la surface cométaire. Ces cavités présentaient une apparence distincte par rapport aux grandes fosses rondes ("pits") de la surface de 67P et n'avaient pas été précisément décrites dans la littérature scientifique. Notre objectif était d'évaluer la profondeur et les dimensions exactes de ces cavités situées sur le bord supérieur du grand lobe, car elles semblaient être des points d'accès souterrains ("Subsurface Access Points SAPs " https://repository.library.noaa.gov/view/noaa/55101 ). L’objectif était aussi de déterminer les propriétés spectrophotométriques de ces cavités.

 

Mesurer précisément sur les images en 2D avec la perspective, ainsi que sur les anaglyphes, s'est révélé délicat. Les modèles 3D disponibles de l'ESA/DLR, malgré leurs 40 millions de facettes et sans texture, n'ont pas permis non plus cette évaluation. Par conséquent, nous avons entrepris la création d'un modèle photogrammétrique haute résolution à partir d'une sélection post-périhélie de 7682 images ROSETTA-OSIRIS de la caméra NAC et 1504 images de la caméra WAC. Ce processus de calcul par photogrammétrie (sans LIDAR ou RADAR) a abouti à un modèle beaucoup plus détaillé, composé de 133 millions de facettes.

 

Ce modèle nous a permis de caractériser précisément les cavités car il comporte de nombreuses facettes de leur intérieur. En introduisant ce maillage 3D dans un modèle thermique, nous avons pu calculer l'énergie cumulée de l'ensoleillement atteignant le fond de ces cavités. Nous avons également pu déterminer de manière certaine que l’une des cavités (dénotée B) était la source du jet cométaire brillant et transitoire (20 minutes). En comparant les courbes temporelles d'énergie cumulée de plusieurs zones témoins avec le fond des cavités, nous pouvons avancer que le départ du jet est corrélé avec la brève illumination du fond de cette cavité B.

Il s’agit probablement de la première description de points d’accès souterrains (SAPs) sur une comète.

 

Nous avons soumis un article aux MNRAS. Cet article est disponible sur le site de prépublication arXiv ici : https://arxiv.org/abs/2401.02174

 

Nous lui ajoutons 2 vidéos anaglyptiques qui souffrent de la compression YouTube pour des anaglyphes rouge-cyan. La compression génère quelques fantômes colorés mais cela reste acceptable. Je profite de l'occasion pour rappeler qu'il faut regarder des anaglyphes plutôt dans une ambiance sombre, sans reflet sur l'écran et surtout avec un couple lunettes - écran bien appairé. Parfois l'écran n'est pas fait pour observer des anaglyphes rouge-cyan (œil gauche-droit) car les sources lumineuses ou filtrées rouge de l'écran émettent un peu de vert (donc injection de l'image gauche dans l'oeil droit). Plus fréquemment, la source verte de l'écran émet aussi un peu de rouge (donc image de droite injectée dans l'œil gauche). Le cerveau s'y perd et on obtient une image confuse qui vibre. Un anaglyphe rouge-cyan s'observe parfaitement et confortablement dans des bonnes conditions : 

 

La visite du noyau et des 4 cavités SAPs en relief anaglyptiques :

 

 

Le jet produit par la cavité B :

 

 

Bonne lecture, et bien astronomicalement,

 

David ROMEUF, Philippe LAMY, Guillaume FAURY, et Olivier GROUSSIN.

 

 

Voici le résumé et la conclusion en Français :

 

RÉSUMÉ

Nous rapportons la détection de trois cavités glacées sur le noyau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Elles ont été identifiées en stéréoscopie sur des anaglyphes à haute résolution construits à partir d'images acquises par l'instrument OSIRIS à bord de la sonde Rosetta les 9 et 10 avril 2016. Visuellement, elles apparaissent comme des taches brillantes de 15 à 30 m de diamètre dont les réflectances élevées et les pentes spectrales dans le visible corroborent la présence de glace d'eau sous la surface. En utilisant un nouveau modèle 3D photogrammétrique à haute résolution, nous avons déterminé la forme tridimensionnelle de ces cavités dont la profondeur varie de 20 à 47 m. Les pentes spectrales ont été interprétées avec des modèles combinant la glace d'eau et un matériau sombre et réfractaire typique de la surface cométaire. Les abondances de glace d'eau dans les cavités se sont révélées être de l'ordre de quelques pour cent. La détermination de la durée de vie des cavités glacées a été fortement biaisée par la disponibilité d'observations appropriées et favorables, mais nous avons trouvé des preuves de durée allant jusqu'à deux ans. Les cavités glacées se sont révélées être connectées à des jets bien documentés dans des études antérieures. Un modèle thermique nous a permis de suivre leur insolation solaire sur une grande partie de l'orbite de la comète, et un jet brillant transitoire le 18 juillet 2015 a été lié sans ambiguïté à la brève illumination du fond glacé de l'une d’entre elles. Ces cavités sont probablement les premiers points d'accès souterrains (SAPs) potentiels détectés sur un noyau cométaire, et leur durée de vie suggère qu'elles révèlent des couches ou des poches de glace vierges sous la surface plutôt que de la vapeur d'eau récemment recondensée.

 

10 CONCLUSION

Notre recherche s'inscrit dans le cadre des efforts récents qui reconnaissent la valeur de la stéréophotographie comme outil de visualisation et de caractérisation de la surface des corps du système solaire à des échelles spatiales qui ne sont généralement pas atteintes par les modèles numériques de terrain. Elle s'inscrit en outre dans le cadre de l'intérêt croissant pour les points d'accès souterrains et leur utilisation comme moyen de sonder l'intérieur de ces corps. Nous avons montré pour la première fois qu'un noyau cométaire, à savoir celui de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, présente des cavités qui répondent sans aucun doute aux critères des SAPs (Subsurface Access Points). En parallèle, nous avons produit un nouveau modèle 3D du noyau dont la résolution spatiale surpasse ceux publiés jusqu'à présent. Nos principaux résultats sont résumés ci-dessous.

 

1. Nous avons détecté et caractérisé avec succès trois cavités glacées (A, B, C) sur le grand lobe du noyau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko dans les régions exposées à la lumière du soleil au moment du périhélie grâce à un ensemble d'anaglyphes.

 

2. Elles apparaissent visuellement comme des taches brillantes de 15 à 30 m de diamètre dont les réflectances élevées et les pentes spectrales dans le visible corroborent la présence de glace d'eau sous la surface.

 

3. Notre nouveau modèle 3D photogrammétrique à haute résolution (133 millions de facettes) du noyau nous a permis de construire les profils de ces cavités dont la profondeur varie de 20 à 47 m.

 

4. Les pentes spectrales ont été interprétées avec des modèles combinant glace d'eau et matériau sombre et réfractaire et considérant deux cas de mélange, intime et aréolaire. Les abondances de glace ne dépassent pas quelques pourcents et sont systématiquement plus faibles dans le cas d'un mélange aréolaire que dans le cas d'un mélange intime. Si l'on considère les cavités A et B, elles se situent entre 0 et 2,5 % dans le premier cas et entre 0 et 10 % dans le second. Les abondances sont nettement plus faibles dans la cavité C, les fourchettes correspondantes étant respectivement de 0 à 1 % et de 0 à 6 %.

 

5. La détermination de la durée de vie des cavités glacées est fortement biaisée par la disponibilité d'observations appropriées et favorables, mais nous avons trouvé des preuves de durées allant jusqu'à deux ans. De plus, ces cavités sont connectées à des jets bien documentés dans des études antérieures.

 

6. Un modèle thermique nous a permis de suivre l'insolation des cavités et de leur environnement sur une grande partie de l'orbite de la comète. Comme application directe, nous avons montré que le jet brillant transitoire qui est apparu le 18 juillet 2015 et a duré 20 minutes résulte sans ambiguïté de la brève illumination solaire du fond glacé de la cavité B. C'est probablement la première fois qu'un tel lien direct est établi.

 

7. Alors que les cavités A et B sont caractérisées par des propriétés similaires, C se distingue comme étant en quelque sorte intermédiaire entre ces deux cas et les terrains environnants et, en tant que tel, révèle la variété des propriétés à petite échelle du noyau.

 

8. Les trois cavités A, B, et C sont probablement des vides natifs dans un noyau de faible densité avec des inhomogénéités dans les premières dizaines de mètres et probablement jusqu'à quelques centaines de mètres sous sa surface actuelle comme l'ont conclu Vincent et al. (2015) à partir de leur étude des puits de grande dimensions.

 

9. En tant que telles, les cavités glacées sont potentiellement les premiers points d'accès direct à la surface / souterrains (SAPs) détectés sur un noyau cométaire, et leurs durées de vie suggèrent qu'elles révèlent des couches et/ou des poches glacées vierges souterraines.

 

Modifié 8 janvier par dromeuf
ajout conseils pour lunettes-écran et observation des anaglyphes rouge-cyan

[dromeuf 95]

le premier fil : 

 

[ALAING 59 227]

Fabuleux

Bonne journée,

AG

[JPMasviel 939]

David, un beau résultat obtenu à partir de ta base stéréo photographique.

Les vidéos anaglyptiques sont très intéressantes.

Jean-Pierre

 

[serge vieillard 6 889]

Merveilleux !

dommage, je ne retrouve plus mes lunettes....

Épatant de voir combien la "fabrication" d'un modèle 3D d'après une série de photos permet de sacrées choses, d'une finesse extraordinaire - ce que ne permet pas un lidar dont le maillage de point est généralement bien plus lâche.

[etoilesdesecrins 1 730]

Très intéressant travail ! Récemment un reportage Rosetta était présent sur le site d'Arte et il me semble qu'était évoquée une fosse ou une cavité source de jet cométaire.

[dromeuf 95]

Je me suis amusé à réaliser un modèle 3D photogrammétrique de Ryugu de 13.46 millions de facettes et une petite vidéo sur YouTube en stéréoscopie (mais qui souffre de la compression Youtube avec des fantômes colorés). Il n'y a pas de calcul d'ombres ou raytracing dans cette vidéo, c'est juste le modèle qui tourne. J'ai calculé une texture avec des images à la même distance pour être assez homogène. Si vous pouvez, il faut la regarder dans le noir sur une TV 4K. J'ai eu la chance de la regarder projetée sous la coupole d'un grand planétarium et l'effet est dément car on a l'impression de voir l'astéroïde au-dessus de nous en volume, en approche, taille réelle. Si vous avez un vidéoprojecteur projetez au plafond !

 

 

[dromeuf 95]

Le 05/01/2024 à 17:58, serge vieillard a dit :

Merveilleux !

dommage, je ne retrouve plus mes lunettes....

Épatant de voir combien la "fabrication" d'un modèle 3D d'après une série de photos permet de sacrées choses, d'une finesse extraordinaire - ce que ne permet pas un lidar dont le maillage de point est généralement bien plus lâche.

 

Bonjour Serge, il est très facile de se procurer des lunettes rouge-cyan. Il suffit d'aller sur Google Shopping et taper "lunettes rouge-cyan anaglyphe". Certains vendeurs détaillent par 5 pour quelques euros...

[ALAING 59 227]

Il y a 4 heures, dromeuf a dit :

on a l'impression de voir l'astéroïde au-dessus de nous en volume,

C'est fabuleux en relief

On dirait une pierre de céleri

Bon dimanche,

AG

[dromeuf 95]

Et une petite petite dernière avec le survol de l'astéroïde (21) Lutetia par ROSETTA. J'ai réalisé le modèle photogrammétrique à partir de 71 images FITS de la caméra OSIRIS NAC. Chaussez les lunettes, devant votre TV 4K, dans une pièce sombre, un bon son, vous y êtes :

 

 

[dromeuf 95]

Suite à un commentaire sur ma chaînette YouTube exprimant la frustration de l'association des amblyopes et daltoniens, des fantômes colorés incohérents apportés par la compression YouTube, j'ai publié des versions 2D :

 

Le jet transitoire associé à l'insolation du fond de la cavité (SAP) B :

 

 

La visite des 4 cavités (SAP) détectées du grand lobe de 67P :

 

 

La rencontre survol de (21) Lutetia par ROSETTA :

 

 

Et la rencontre avec l’astéroïde (162173) Ryugu grâce aux images de la mission de la JAXA :

 

 

C'est tout en 4K. à regarder idéalement avec l'application YouTube de votre TV.

 

[polorider 800]

Le 04/02/2024 à 12:04, dromeuf a dit :

Je me suis amusé à réaliser un modèle 3D photogrammétrique de Ryugu de 13.46 millions de facettes et une petite vidéo sur YouTube en stéréoscopie (mais qui souffre de la compression Youtube avec des fantômes colorés). Il n'y a pas de calcul d'ombres ou raytracing dans cette vidéo, c'est juste le modèle qui tourne. J'ai calculé une texture avec des images à la même distance pour être assez homogène. Si vous pouvez, il faut la regarder dans le noir sur une TV 4K. J'ai eu la chance de la regarder projetée sous la coupole d'un grand planétarium et l'effet est dément car on a l'impression de voir l'astéroïde au-dessus de nous en volume, en approche, taille réelle. Si vous avez un vidéoprojecteur projetez au plafond !

 

 

Je découvre cette façon de regarder des images et j'en suis tout retourné... Je n'avais essayé ces lunettes... C'est génial 

C'est vrai que c'est encore mieux dans le noir et sur grand écran 

Merci @dromeuf pour le travail réalisé et pour le partage 

[dromeuf 95]

Merci polorider. Pour ma part, je suis un grand client de la restitution en relief. Tous les sujets ne s'y prêtent pas mais un corps comme 67P bilobé est vraiment le sujet idéal en relief avec cette surface en plus bourrée de structures. Dans le commentaire de la vidéo, il y a un lien pour télécharger une version SANS LA COMPRESSION de YouTube qui n'est pas bonne et ajoute des incohérences stéréoscopiques.

 

Si tu résides pas très loin de Vulcania, l'équipe du Planétarium de Vulcania m'invite à projeter EN RELIEF, sur leur dôme géant, mes modèles photogrammétriques d'astéroïdes et de la comète 67P. C'est une expérience visuellement impressionnante qui offre une perspective rare de voir une comète comme si on était à bord de la sonde spatiale Rosetta. L’effet est assez réaliste et on a l’impression de voir la comète en taille réelle, avec tous ses détails de surface érodée, irrégulière & tourmentée, comme si on était à côté, dans l’espace.

A L’ASSAUT DES OBJETS CÉLESTES Durée : 60 minutes 1 séance à 21h15 Découvrez, en avant-première, la comète Tchouri comme vous ne l’avez jamais vu. David Romeuf interviendra sur les approches utilisées pour la reconstitution en relief de la comète.

 

https://www.vulcania.com/innovation-week/